JP5243414B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method thereof Download PDF

Info

Publication number
JP5243414B2
JP5243414B2 JP2009515098A JP2009515098A JP5243414B2 JP 5243414 B2 JP5243414 B2 JP 5243414B2 JP 2009515098 A JP2009515098 A JP 2009515098A JP 2009515098 A JP2009515098 A JP 2009515098A JP 5243414 B2 JP5243414 B2 JP 5243414B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
region
insulating film
tft
low
concentration impurity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2009515098A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPWO2008142873A1 (en
Inventor
英人 北角
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP2009515098A priority Critical patent/JP5243414B2/en
Publication of JPWO2008142873A1 publication Critical patent/JPWO2008142873A1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5243414B2 publication Critical patent/JP5243414B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/786Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
    • H01L29/78606Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with supplementary region or layer in the thin film or in the insulated bulk substrate supporting it for controlling or increasing the safety of the device
    • H01L29/78618Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with supplementary region or layer in the thin film or in the insulated bulk substrate supporting it for controlling or increasing the safety of the device characterised by the drain or the source properties, e.g. the doping structure, the composition, the sectional shape or the contact structure
    • H01L29/78621Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with supplementary region or layer in the thin film or in the insulated bulk substrate supporting it for controlling or increasing the safety of the device characterised by the drain or the source properties, e.g. the doping structure, the composition, the sectional shape or the contact structure with LDD structure or an extension or an offset region or characterised by the doping profile
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/12Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body
    • H01L27/1214Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs
    • H01L27/1237Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs with a different composition, shape, layout or thickness of the gate insulator in different devices
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/43Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/49Metal-insulator-semiconductor electrodes, e.g. gates of MOSFET
    • H01L29/4908Metal-insulator-semiconductor electrodes, e.g. gates of MOSFET for thin film semiconductor, e.g. gate of TFT

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Description

本発明は、半導体装置及びその製造方法に関する。より詳しくは、液晶表示装置等の表示装置に好適な半導体装置及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof. More specifically, the present invention relates to a semiconductor device suitable for a display device such as a liquid crystal display device and a method for manufacturing the same.

半導体装置は、半導体の電気特性を利用した能動素子を備えた電子装置であり、例えば、オーディオ機器、通信機器、コンピュータ、家電機器等に広く応用されている。なかでも、薄膜トランジスタ(Thin Film Trasistor;TFT)を備える半導体装置は、アクティブマトリクス型液晶表示装置における画素スイッチング素子、ドライバ回路等に幅広く応用されている。 A semiconductor device is an electronic device that includes an active element that utilizes electrical characteristics of a semiconductor, and is widely applied to, for example, audio equipment, communication equipment, computers, and home appliances. In particular, a semiconductor device including a thin film transistor (TFT) is widely applied to a pixel switching element, a driver circuit, and the like in an active matrix liquid crystal display device.

近年、モバイル用途の表示装置(ディスプレイ)においては、低消費電力化、高機能化、高速動作化、高信頼性、高精細化、小型化等の要求が増しており、このような要求を満たすディスプレイの開発が盛んに行われている。このような課題に対しては、表示装置の各種回路を構成するTFTの性能向上と、各種回路に最適な特性を有するTFTを作り分ける技術とが重要となる。そこで、同一基板上に異なる特性を有するTFTを形成する技術が開発されている。 In recent years, display devices for mobile applications (displays) have been increasingly demanded for low power consumption, high functionality, high speed operation, high reliability, high definition, miniaturization, and the like. The development of displays is actively underway. For such problems, it is important to improve the performance of TFTs constituting various circuits of a display device and to make a technique for separately producing TFTs having optimum characteristics for various circuits. Therefore, a technique for forming TFTs having different characteristics on the same substrate has been developed.

従来、低電圧(例えば、5V以下)で駆動されるTFT(以下、「低電圧トランジスタ」ともいう。)と、高電圧(例えば、10V以上)で駆動されるTFT(以下、「高電圧トランジスタ」ともいう。)とを作り分けるために、両TFTのゲート絶縁膜の膜厚を変える方法が開発されている。より具体的には、低電圧トランジスタにおいてはゲート絶縁膜を第一ゲート絶縁膜からなる単層構造とし、一方、高電圧トランジスタにおいてはゲート絶縁膜を第一ゲート絶縁膜及び第二ゲート絶縁膜からなる積層構造とする技術が開発されている。しかしながら、この場合、第一ゲート絶縁膜のエッチング時に、ゲート絶縁膜下にある半導体層の端部が露出し、半導体層下にある下地絶縁膜がエッチングされ(下地絶縁膜にザグリが入り)、その後形成される第二ゲート絶縁膜の被覆性が悪くなり、ゲート絶縁膜の破壊耐圧が低下することがあった。 Conventionally, a TFT driven with a low voltage (for example, 5 V or less) (hereinafter also referred to as “low voltage transistor”) and a TFT driven with a high voltage (for example, 10 V or more) (hereinafter referred to as “high voltage transistor”). In other words, a method of changing the thickness of the gate insulating film of both TFTs has been developed. More specifically, in the low voltage transistor, the gate insulating film has a single layer structure made of the first gate insulating film, while in the high voltage transistor, the gate insulating film is made up of the first gate insulating film and the second gate insulating film. A technique for forming a laminated structure has been developed. However, in this case, when the first gate insulating film is etched, the end portion of the semiconductor layer under the gate insulating film is exposed, the base insulating film under the semiconductor layer is etched (a counterbore enters the base insulating film), The coverage of the second gate insulating film formed thereafter deteriorates, and the breakdown voltage of the gate insulating film may decrease.

それに対して、半導体層下の下地絶縁膜にザグリが入ることを防止する技術として、下地絶縁膜上に第1の半導体層及び第2の半導体層を形成し、上記第1の半導体層及び上記第2の半導体層の上に絶縁膜を形成し、上記第1の半導体層のチャネル形成領域上に位置する上記絶縁膜を、上記第1の半導体層をエッチングストッパーとしてエッチング除去する半導体装置の作製方法が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。 On the other hand, as a technique for preventing counterboring from entering the base insulating film under the semiconductor layer, a first semiconductor layer and a second semiconductor layer are formed on the base insulating film, and the first semiconductor layer Fabrication of a semiconductor device in which an insulating film is formed on the second semiconductor layer, and the insulating film located on the channel formation region of the first semiconductor layer is etched away using the first semiconductor layer as an etching stopper A method is disclosed (for example, refer to Patent Document 1).

ここで、特許文献1に記載の半導体装置の構成についてより詳細に説明する。図11は、特許文献1に係る従来の半導体装置の構成を示す断面模式図であり、(a)は、低電圧トランジスタを示し、(b)は、高電圧トランジスタを示す。従来の半導体装置は、図11に示すように、同一基板111上に、TFT110aと、TFT110bとを有する。TFT110aは、低電圧トランジスタとして機能し、TFT110bは、高電圧トランジスタとして機能する。 Here, the configuration of the semiconductor device described in Patent Document 1 will be described in more detail. FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a conventional semiconductor device according to Patent Document 1, wherein (a) shows a low voltage transistor and (b) shows a high voltage transistor. As shown in FIG. 11, the conventional semiconductor device includes a TFT 110a and a TFT 110b on the same substrate 111. The TFT 110a functions as a low voltage transistor, and the TFT 110b functions as a high voltage transistor.

TFT110aは、基板111側から島状の半導体層120a、第一絶縁膜112、第二絶縁膜113及びゲート電極114aがこの順に形成された構造を有するとともに、これらを覆う層間絶縁膜115と、層間絶縁膜115上に形成された配線116a及び配線117aとを有する。半導体層120aは、チャネル領域121a及びソース・ドレイン領域123aを有する。 The TFT 110a has a structure in which an island-shaped semiconductor layer 120a, a first insulating film 112, a second insulating film 113, and a gate electrode 114a are formed in this order from the substrate 111 side, and an interlayer insulating film 115 covering these layers, A wiring 116 a and a wiring 117 a are formed over the insulating film 115. The semiconductor layer 120a has a channel region 121a and source / drain regions 123a.

一方、TFT110bは、TFT110aと同様に、基板111側から島状の半導体層120b、第一絶縁膜112、第二絶縁膜113及びゲート電極114bがこの順に形成された構造を有するとともに、これらを覆う層間絶縁膜115と、層間絶縁膜115上に形成された配線116b、117bとを有する。半導体層120bは、チャネル領域121b及びソース・ドレイン領域123bを有する。このように、TFT110bにおいて、ゲート絶縁膜は、第一絶縁膜112及び第二絶縁膜113から構成される。 On the other hand, the TFT 110b has a structure in which the island-shaped semiconductor layer 120b, the first insulating film 112, the second insulating film 113, and the gate electrode 114b are formed in this order from the substrate 111 side and covers the same as the TFT 110a. An interlayer insulating film 115 and wirings 116b and 117b formed over the interlayer insulating film 115 are included. The semiconductor layer 120b has a channel region 121b and source / drain regions 123b. As described above, in the TFT 110b, the gate insulating film includes the first insulating film 112 and the second insulating film 113.

また、基板111と半導体層120a及び半導体層120bとの層間に形成された下地絶縁膜(図示せず)にザグリが入るのを防止するために、第一絶縁膜112は、半導体層120a及び半導体層120bの端部を覆うように形成される。更に、第一絶縁膜112は、TFT110aのチャネル領域121a上に位置する領域のみエッチングにより除去されている。すなわち、TFT110aにおいて、ゲート絶縁膜は、チャネル領域121a上を除いて第一絶縁膜112及び第二絶縁膜113から構成される。
特開2005−183774号公報
In addition, in order to prevent the counterbore from entering a base insulating film (not shown) formed between the substrate 111 and the semiconductor layer 120a and the semiconductor layer 120b, the first insulating film 112 includes the semiconductor layer 120a and the semiconductor layer 120a. A layer 120b is formed so as to cover an end portion. Furthermore, the first insulating film 112 is removed by etching only in a region located on the channel region 121a of the TFT 110a. That is, in the TFT 110a, the gate insulating film is composed of the first insulating film 112 and the second insulating film 113 except on the channel region 121a.
JP 2005-183774 A

しかしながら、特許文献1においては、低電圧トランジスタ(TFT110a)及び高電圧トランジスタ(TFT110b)のソース・ドレイン領域123a及びソース・ドレイン領域123bのドーピングを同時に行えるように、ソース・ドレイン領域123a及びソース・ドレイン領域123b上方の絶縁膜は、2層化されている。この場合、TFT110aのチャネル領域121a上の絶縁膜は単層となり、TFT110aのソース・ドレイン領域123a上の絶縁膜は2層となる。したがって、図12に示すように、第一絶縁膜112をエッチングするためのレジスト形成時にアライメントずれが発生した場合、ゲート電極114aの端部領域において、チャネル領域121a上のゲート絶縁膜が2層になったり、ゲート電極114aの端部の外側において、ソース・ドレイン領域123a上のゲート絶縁膜が単層になったりすることがあった。このようなチャネル領域121a上におけるゲート絶縁膜の不均一な2層化は、TFT110aのしきい値電圧のばらつきを生じる。また、このようなソース・ドレイン領域123a上におけるゲート絶縁膜の膜厚の不均一化は、ソース・ドレイン領域123aの抵抗値に異常を発生させる。特に、図12のように、配線116aとのコンタクトを形成するためのコンタクト部を有するソース・ドレイン領域123a上においてゲート絶縁膜が2層になっている場合は、配線116aとソース・ドレイン領域123aとのコンタクト抵抗を低抵抗化するために、コンタクト部における不純物のドーピング量を最適化する必要がある。そのため、ゲート電極114aの端部の外側に位置するゲート絶縁膜の単層領域においては、ドーピング量が過剰となり、半導体層120aを構成するシリコン結晶がアモルファス化してしまい、この領域において抵抗値異常等の特性異常が発生することがある。 However, in Patent Document 1, the source / drain region 123a and the source / drain region are formed so that the source / drain region 123a and the source / drain region 123b of the low voltage transistor (TFT110a) and the high voltage transistor (TFT110b) can be doped simultaneously. The insulating film above the region 123b has two layers. In this case, the insulating film on the channel region 121a of the TFT 110a is a single layer, and the insulating film on the source / drain region 123a of the TFT 110a is two layers. Therefore, as shown in FIG. 12, when alignment misalignment occurs during the formation of the resist for etching the first insulating film 112, the gate insulating film on the channel region 121a has two layers in the end region of the gate electrode 114a. In some cases, the gate insulating film on the source / drain region 123a becomes a single layer outside the end of the gate electrode 114a. Such non-uniform two-layered gate insulating film on the channel region 121a causes variations in threshold voltage of the TFT 110a. Further, such non-uniform thickness of the gate insulating film on the source / drain region 123a causes an abnormality in the resistance value of the source / drain region 123a. In particular, as shown in FIG. 12, when the gate insulating film has two layers on the source / drain region 123a having a contact portion for forming a contact with the wiring 116a, the wiring 116a and the source / drain region 123a are formed. In order to reduce the contact resistance to the contact portion, it is necessary to optimize the impurity doping amount in the contact portion. For this reason, in the single layer region of the gate insulating film located outside the end portion of the gate electrode 114a, the doping amount becomes excessive, and the silicon crystal constituting the semiconductor layer 120a becomes amorphous. May occur.

なお、ゲート電極114aの端部の外側におけるソース・ドレイン領域123aの抵抗値異常を発生させないためには、ゲート電極114aの端部の内側に位置するゲート絶縁膜を2層化する方法も考えられる。しかしながら、この場合には、低電圧トランジスタにおいて、しきい値電圧の上昇と、ドレイン電流の低下とが発生すると考えられる。すなわち、一般に低電圧トランジスタほどチャネル長を細くする必要があるが、低電圧トランジスタのチャネル長を例えば2μmとすると、ゲート電極114aの端部の内側に位置するゲート絶縁膜の2層領域の長さは、アライメントずれを考慮して少なくとも片側0.5μm程度確保する必要がある。そのため、ゲート絶縁膜が単層からなるチャネル領域の長さは、1μmとなってしまう。その結果、低電圧トランジスタにおいて、しきい値電圧の上昇、ドレイン電流の低下等の特性低下を生じると考えられる。 In order to prevent the resistance value abnormality of the source / drain region 123a outside the end portion of the gate electrode 114a from occurring, a method of forming a two-layered gate insulating film located inside the end portion of the gate electrode 114a is also conceivable. . However, in this case, it is considered that the threshold voltage increases and the drain current decreases in the low voltage transistor. That is, it is generally necessary to reduce the channel length as the low-voltage transistor. However, if the channel length of the low-voltage transistor is 2 μm, for example, the length of the two-layer region of the gate insulating film located inside the end of the gate electrode 114a In consideration of misalignment, it is necessary to secure at least about 0.5 μm on one side. Therefore, the length of the channel region in which the gate insulating film is a single layer is 1 μm. As a result, in a low voltage transistor, it is considered that characteristics such as an increase in threshold voltage and a decrease in drain current are caused.

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、同一基板上に異なる特性の薄膜トランジスタが形成されるとともに、高性能かつ高信頼性を有する半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above situation, and an object thereof is to provide a semiconductor device having high performance and high reliability, and a manufacturing method thereof, in which thin film transistors having different characteristics are formed on the same substrate. To do.

本発明者らは、同一基板上に異なる特性の薄膜トランジスタが形成されるとともに、高性能かつ高信頼性を有する半導体装置及びその製造方法について種々検討したところ、異なる特性のTFTの間でゲート絶縁膜の膜厚を変える方法に着目した。そして、半導体装置が基板の一方の主面側に、半導体層、絶縁膜及び配線が基板側からこの順に積層された構造を有し、半導体層は、第一半導体層及び第二半導体層を有し、第一半導体層は、第一チャネル領域と、配線に接触する第一コンタクト部を含む第一ソース・ドレイン領域とを有し、第二半導体層は、第二チャネル領域と、配線に接触する第二コンタクト部を含む第二ソース・ドレイン領域とを有し、絶縁膜は、基板側からこの順に積層された第一絶縁膜及び第二絶縁膜を有し、第一絶縁膜は、第二チャネル領域を含み、かつ第一チャネル領域、第一コンタクト部及び第二コンタクト部を除く領域上に形成され、第二絶縁膜は、第一チャネル領域と、第一絶縁膜の第二チャネル領域に対向する領域との上に形成されるとともに、第一コンタクト部を除く第一ソース・ドレイン領域と、第二コンタクト部を除く第二ソース・ドレイン領域とに対向して形成されることにより、特性異常、特性低下等に起因する不良の発生を抑制しつつ、低電圧トランジスタ、高電圧トランジスタ等の異なる特性を発揮するトランジスタを同一基板上に形成することができることを見いだし、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。 The inventors of the present invention have formed thin film transistors having different characteristics on the same substrate, and variously studied a semiconductor device having high performance and high reliability and a method for manufacturing the same. We focused on the method of changing the film thickness. The semiconductor device has a structure in which a semiconductor layer, an insulating film, and a wiring are stacked in this order from the substrate side on one main surface side of the substrate, and the semiconductor layer has a first semiconductor layer and a second semiconductor layer. The first semiconductor layer has a first channel region and a first source / drain region including a first contact portion that contacts the wiring, and the second semiconductor layer contacts the second channel region and the wiring. A second source / drain region including a second contact portion, and the insulating film includes a first insulating film and a second insulating film stacked in this order from the substrate side. The second insulating film is formed on a region including the two-channel region and excluding the first channel region, the first contact portion, and the second contact portion. The second insulating film includes a first channel region and a second channel region of the first insulating film. And is formed on the area opposite to the first By facing the first source / drain region excluding the contact portion and the second source / drain region excluding the second contact portion, the occurrence of defects due to characteristic abnormalities, characteristic deterioration, etc. is suppressed. However, the inventors have found that transistors exhibiting different characteristics such as a low-voltage transistor and a high-voltage transistor can be formed on the same substrate, and have conceived that the above problems can be solved brilliantly and have reached the present invention. It is.

すなわち、本発明は、基板の一方の主面側に、半導体層、絶縁膜及び配線が基板側からこの順に積層された構造を有する半導体装置であって、上記半導体層は、第一半導体層及び第二半導体層を有し、上記第一半導体層は、第一チャネル領域と、配線に接触する第一コンタクト部を含む第一ソース・ドレイン領域とを有し、上記第二半導体層は、第二チャネル領域と、配線に接触する第二コンタクト部を含む第二ソース・ドレイン領域とを有し、上記絶縁膜は、基板側からこの順に積層された第一絶縁膜及び第二絶縁膜を有し、上記第一絶縁膜は、第二チャネル領域を含み、かつ第一チャネル領域、第一コンタクト部及び第二コンタクト部を除く領域上に形成され、上記第二絶縁膜は、第一チャネル領域と、第一絶縁膜の第二チャネル領域に対向する領域との上に形成されるとともに、第一コンタクト部を除く第一ソース・ドレイン領域と、第二コンタクト部を除く第二ソース・ドレイン領域とに対向して形成される半導体装置である。これにより、同一基板上に異なる特性の薄膜トランジスタが形成されるとともに、高性能かつ高信頼性を有する半導体装置を実現することができる。 That is, the present invention is a semiconductor device having a structure in which a semiconductor layer, an insulating film, and a wiring are stacked in this order from the substrate side on one main surface side of the substrate, and the semiconductor layer includes the first semiconductor layer and A first semiconductor layer having a first channel region and a first source / drain region including a first contact portion in contact with the wiring; A two-channel region and a second source / drain region including a second contact portion in contact with the wiring, and the insulating film includes a first insulating film and a second insulating film stacked in this order from the substrate side. The first insulating film includes a second channel region and is formed on a region excluding the first channel region, the first contact portion, and the second contact portion, and the second insulating film includes the first channel region. And in the second channel region of the first insulating film And a first source / drain region excluding the first contact portion and a second source / drain region excluding the second contact portion. . Accordingly, thin film transistors having different characteristics can be formed over the same substrate, and a semiconductor device having high performance and high reliability can be realized.

本発明の半導体装置の構成としては、このような構成要素を必須として形成されるものである限り、その他の構成要素を含んでいても含んでいなくてもよく、特に限定されるものではない。なお、本発明の半導体装置は、基板の一方の主面側に、半導体層、絶縁膜、ゲート電極、層間絶縁膜及び配線が基板側からこの順に積層された構造を有してもよい。
本発明の半導体装置における好ましい形態について以下に詳しく説明する。なお、以下に示す各形態は、適宜組み合わされてもよい。
The configuration of the semiconductor device of the present invention is not particularly limited as long as such a component is formed as an essential component, and may or may not include other components. . Note that the semiconductor device of the present invention may have a structure in which a semiconductor layer, an insulating film, a gate electrode, an interlayer insulating film, and a wiring are stacked in this order from the substrate side on one main surface side of the substrate.
A preferred embodiment of the semiconductor device of the present invention will be described in detail below. In addition, each form shown below may be combined suitably.

低電圧トランジスタに好適なLDD(Lightly Doped Drain)構造を有するTFTと、高電圧トランジスタに好適なLDD構造を有するTFTとを用いて、高性能かつ高信頼性を有する半導体装置を実現する観点からは、上記第一半導体層は、第一ソース・ドレイン領域よりも不純物の濃度が低い第一低濃度不純物領域を更に有し、上記第二半導体層は、第二ソース・ドレイン領域よりも不純物の濃度が低い第二低濃度不純物領域を更に有し、上記第一絶縁層は、第二チャネル領域及び第二低濃度不純物領域を含み、かつ第一チャネル領域、第一低濃度不純物領域、第一コンタクト部及び第二コンタクト部を除く領域上に形成され、上記第二絶縁膜は、第一チャネル領域及び第一低濃度不純物領域と、第一絶縁膜の第二チャネル領域及び第二低濃度不純物領域に対向する領域との上に形成されるとともに、第一コンタクト部を除く第一ソース・ドレイン領域と、第二コンタクト部を除く第二ソース・ドレイン領域とに対向して形成され、上記第一低濃度不純物領域は、第二低濃度不純物領域よりもシート抵抗が小さいことが好ましい。 From the viewpoint of realizing a semiconductor device having high performance and high reliability by using a TFT having an LDD (Lightly Doped Drain) structure suitable for a low voltage transistor and a TFT having an LDD structure suitable for a high voltage transistor. The first semiconductor layer further has a first low-concentration impurity region having a lower impurity concentration than the first source / drain region, and the second semiconductor layer has an impurity concentration higher than that of the second source / drain region. The first insulating layer includes a second channel region and a second low concentration impurity region, and the first channel region, the first low concentration impurity region, and the first contact. The second insulating film is formed on a region excluding the first contact portion and the second contact portion, and the second insulating film includes a first channel region and a first low-concentration impurity region, A first source / drain region excluding the first contact portion and a second source / drain region excluding the second contact portion. It is preferable that the first low-concentration impurity regions are formed to face each other and have a sheet resistance smaller than that of the second low-concentration impurity regions.

上記第一低濃度不純物領域のシート抵抗としては、好適には20〜50kΩ/□程度であり、上記第二低濃度不純物領域のシート抵抗としては、好適には40〜150kΩ/□程度である。また、上記第一低濃度不純物領域は、第二低濃度不純物領域よりも不純物の濃度が大きいことが好ましい。更に、上記第一低濃度不純物領域は、第一ソース・ドレイン領域よりも不純物の濃度が小さいことが好ましく、上記第二低濃度不純物領域は、第二ソース・ドレイン領域よりも不純物の濃度が小さいことが好ましい。 The sheet resistance of the first low concentration impurity region is preferably about 20 to 50 kΩ / □, and the sheet resistance of the second low concentration impurity region is preferably about 40 to 150 kΩ / □. The first low-concentration impurity region preferably has a higher impurity concentration than the second low-concentration impurity region. Further, the first low-concentration impurity region preferably has a lower impurity concentration than the first source / drain region, and the second low-concentration impurity region has a lower impurity concentration than the second source / drain region. It is preferable.

第一絶縁膜及び第二絶縁膜の破壊耐圧を向上する観点からは、上記半導体装置は、第一チャネル領域に対向して第二絶縁膜上に形成された第一ゲート電極と、第二チャネル領域に対向して第二絶縁膜上に形成された第二ゲート電極とを更に備え、上記第一絶縁膜は、第二チャネル領域を含み、かつ第一チャネル領域、第一コンタクト部及び第二コンタクト部を除く領域と、第一半導体層の端部の第一ゲート電極に対向する領域と、第二半導体層の端部の第二ゲート電極に対向する領域との上に形成されることが好ましい。 From the viewpoint of improving the breakdown voltage of the first insulating film and the second insulating film, the semiconductor device includes a first gate electrode formed on the second insulating film facing the first channel region, and a second channel. And a second gate electrode formed on the second insulating film so as to face the region, wherein the first insulating film includes a second channel region, and the first channel region, the first contact portion, and the second Formed on the region excluding the contact portion, the region facing the first gate electrode at the end of the first semiconductor layer, and the region facing the second gate electrode at the end of the second semiconductor layer. preferable.

なお、本発明の半導体装置において、第一絶縁膜及び第二絶縁膜の明示されていない領域については、形成されていてもよいし、形成されていなくてもよい。 Note that, in the semiconductor device of the present invention, regions where the first insulating film and the second insulating film are not clearly defined may be formed or may not be formed.

すなわち、上記第一絶縁膜は、第二チャネル領域を含み、かつ第一チャネル領域、第一コンタクト部及び第二コンタクト部を除く領域上に少なくとも形成され、上記第二絶縁膜は、第一チャネル領域と、第一絶縁膜の第二チャネル領域に対向する領域との上に少なくとも形成されるとともに、第一コンタクト部を除く第一ソース・ドレイン領域と、第二コンタクト部を除く第二ソース・ドレイン領域とに対向して少なくとも形成されてもよい。 That is, the first insulating film includes a second channel region and is formed at least on a region excluding the first channel region, the first contact portion, and the second contact portion, and the second insulating film A first source / drain region excluding the first contact portion and a second source / excluding the second contact portion, and at least formed on the region and the region facing the second channel region of the first insulating film. It may be formed at least facing the drain region.

また、上記第一絶縁層は、第二チャネル領域及び第二低濃度不純物領域を含み、かつ第一チャネル領域、第一低濃度不純物領域、第一コンタクト部及び第二コンタクト部を除く領域上に少なくとも形成され、上記第二絶縁膜は、第一チャネル領域及び第一低濃度不純物領域と、第一絶縁膜の第二チャネル領域及び第二低濃度不純物領域に対向する領域との上に少なくとも形成されるとともに、第一コンタクト部を除く第一ソース・ドレイン領域と、第二コンタクト部を除く第二ソース・ドレイン領域とに対向して少なくとも形成されてもよい。 The first insulating layer includes a second channel region and a second low concentration impurity region, and is on a region excluding the first channel region, the first low concentration impurity region, the first contact portion, and the second contact portion. At least formed, and the second insulating film is formed at least on the first channel region and the first low-concentration impurity region and the region facing the second channel region and the second low-concentration impurity region of the first insulating film. In addition, the first source / drain region excluding the first contact portion and the second source / drain region excluding the second contact portion may be formed opposite to each other.

更に、上記第一絶縁膜は、第二チャネル領域を含み、かつ第一チャネル領域、第一コンタクト部及び第二コンタクト部を除く領域と、第一半導体層の端部の第一ゲート電極に対向する領域と、第二半導体層の端部の第二ゲート電極に対向する領域との上に少なくとも形成されてもよい。 Further, the first insulating film includes a second channel region and faces the first channel region, the region excluding the first contact portion and the second contact portion, and the first gate electrode at the end of the first semiconductor layer. And at least the region facing the second gate electrode at the end of the second semiconductor layer.

本発明はまた、基板の一方の主面側に、半導体層、絶縁膜及び配線が基板側からこの順に積層された構造を有する半導体装置の製造方法であって、上記半導体層は、第一半導体層及び第二半導体層を有し、上記第一半導体層は、第一チャネル領域と、配線に接触する第一コンタクト部を含む第一ソース・ドレイン領域とを有し、上記第二半導体層は、第二チャネル領域と、配線に接触する第二コンタクト部を含む第二ソース・ドレイン領域とを有し、上記絶縁膜は、基板側からこの順に積層された第一絶縁膜及び第二絶縁膜を有し、上記製造方法は、第二チャネル領域を含み、かつ第一チャネル領域、第一コンタクト部及び第二コンタクト部を除く領域上に第一絶縁膜を形成する工程と、第一チャネル領域と、第一絶縁膜の第二チャネル領域に対向する領域との上に第二絶縁膜を形成するとともに、第一ソース・ドレイン領域及び第二ソース・ドレイン領域に対向して第二絶縁膜を形成する工程とを含む半導体装置の製造方法でもある。これにより、同一基板上に異なる特性の薄膜トランジスタが形成されるとともに、高性能かつ高信頼性を有する半導体装置を作製することができる。 The present invention is also a method for manufacturing a semiconductor device having a structure in which a semiconductor layer, an insulating film, and a wiring are stacked in this order from the substrate side on one main surface side of the substrate, wherein the semiconductor layer includes the first semiconductor The first semiconductor layer has a first channel region and a first source / drain region including a first contact portion that contacts the wiring, and the second semiconductor layer includes: And a second channel region and a second source / drain region including a second contact portion in contact with the wiring, and the insulating film is a first insulating film and a second insulating film stacked in this order from the substrate side The manufacturing method includes forming a first insulating film on a region including the second channel region and excluding the first channel region, the first contact portion, and the second contact portion, and the first channel region And the second channel region of the first insulating film A method of manufacturing a semiconductor device including a step of forming a second insulating film on an opposing region and forming a second insulating film opposite to the first source / drain region and the second source / drain region. is there. Accordingly, thin film transistors having different characteristics can be formed over the same substrate, and a semiconductor device having high performance and high reliability can be manufactured.

本発明の半導体装置の製造方法は、上記工程を有するものである限り、その他の工程により特に限定されるものではない。なお、本発明の半導体装置の製造方法は、基板の一方の主面側に、半導体層、絶縁膜、ゲート電極、層間絶縁膜及び配線が基板側からこの順に積層された構造を有する半導体装置の製造方法であってもよい。
本発明の半導体装置の製造方法における好ましい形態について以下に詳しく説明する。なお、以下に示す各形態は、適宜組み合わされてもよい。
The method for manufacturing a semiconductor device of the present invention is not particularly limited by other steps as long as it has the above steps. In the semiconductor device manufacturing method of the present invention, a semiconductor device having a structure in which a semiconductor layer, an insulating film, a gate electrode, an interlayer insulating film, and a wiring are stacked in this order from the substrate side on one main surface side of the substrate. It may be a manufacturing method.
A preferred embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention will be described in detail below. In addition, each form shown below may be combined suitably.

低電圧トランジスタに好適なLDD構造を有するTFTと、高電圧トランジスタに好適なLDD構造を有するTFTとを用いて、高性能かつ高信頼性を有する半導体装置を作製する観点からは、上記第一半導体層は、第一ソース・ドレイン領域よりも不純物の濃度が低い第一低濃度不純物領域を更に有し、上記第二半導体層は、第二ソース・ドレイン領域よりも不純物の濃度が低い第二低濃度不純物領域を更に有し、上記半導体装置の製造方法は、第二チャネル領域及び第二低濃度不純物領域を含み、かつ第一チャネル領域、第一低濃度不純物領域、第一コンタクト部及び第二コンタクト部を除く領域上に第一絶縁膜を形成する工程と、第一チャネル領域及び第一低濃度不純物領域と、第一絶縁膜の第二チャネル領域及び第二低濃度不純物領域に対向する領域との上に第二絶縁膜を形成するとともに、第一ソース・ドレイン領域及び第二ソース・ドレイン領域に対向して第二絶縁膜を形成する工程と、第二絶縁膜の第一チャネル領域に対向する領域上に第一ゲート電極を形成するとともに、第二絶縁膜の第二チャネル領域に対向する領域上に第二ゲート電極を形成する工程と、第一ゲート電極及び第二ゲート電極をマスクとし、第一半導体層及び第二半導体層に不純物をドーピングする工程とを含むことが好ましい。 From the viewpoint of manufacturing a semiconductor device having high performance and high reliability using a TFT having an LDD structure suitable for a low voltage transistor and a TFT having an LDD structure suitable for a high voltage transistor, the first semiconductor The layer further includes a first low-concentration impurity region having a lower impurity concentration than the first source / drain region, and the second semiconductor layer has a second low-concentration impurity lower than the second source / drain region. The semiconductor device manufacturing method further includes a second channel region and a second low concentration impurity region, and includes a first channel region, a first low concentration impurity region, a first contact portion, and a second contact region. Forming a first insulating film on a region excluding the contact portion; a first channel region and a first low concentration impurity region; a second channel region and a second low concentration impurity region of the first insulating film; Forming a second insulating film on the region facing the first source / drain region and forming the second insulating film facing the first source / drain region and the second source / drain region; Forming a first gate electrode on a region facing the one channel region and forming a second gate electrode on a region facing the second channel region of the second insulating film; It is preferable to include a step of doping the first semiconductor layer and the second semiconductor layer with impurities using the gate electrode as a mask.

上記第一低濃度不純物領域のシート抵抗としては、好適には20〜50kΩ/□程度であり、上記第二低濃度不純物領域のシート抵抗としては、好適には40〜150kΩ/□程度である。また、上記第一低濃度不純物領域は、第二低濃度不純物領域よりも不純物の濃度が大きいことが好ましい。更に、上記第一低濃度不純物領域は、第一ソース・ドレイン領域よりも不純物の濃度が小さいことが好ましく、上記第二低濃度不純物領域は、第二ソース・ドレイン領域よりも不純物の濃度が小さいことが好ましい。 The sheet resistance of the first low concentration impurity region is preferably about 20 to 50 kΩ / □, and the sheet resistance of the second low concentration impurity region is preferably about 40 to 150 kΩ / □. The first low-concentration impurity region preferably has a higher impurity concentration than the second low-concentration impurity region. Further, the first low-concentration impurity region preferably has a lower impurity concentration than the first source / drain region, and the second low-concentration impurity region has a lower impurity concentration than the second source / drain region. It is preferable.

第一絶縁膜及び第二絶縁膜の破壊耐圧を向上する観点からは、上記半導体装置は、第一チャネル領域に対向して第二絶縁膜上に形成された第一ゲート電極と、第二チャネル領域に対向して第二絶縁膜上に形成された第二ゲート電極とを更に備え、上記半導体装置の製造方法は、第二チャネル領域を含み、かつ第一チャネル領域、第一コンタクト部及び第二コンタクト部を除く領域と、第一半導体層の端部の第一ゲート電極に対向する領域と、第二半導体層の端部の第二ゲート電極に対向する領域との上に第一絶縁膜を形成する工程を含むことが好ましい。 From the viewpoint of improving the breakdown voltage of the first insulating film and the second insulating film, the semiconductor device includes a first gate electrode formed on the second insulating film facing the first channel region, and a second channel. And a second gate electrode formed on the second insulating film so as to face the region. The method for manufacturing a semiconductor device includes a second channel region, and includes a first channel region, a first contact portion, and a first contact portion. The first insulating film on the region excluding the two contact portions, the region facing the first gate electrode at the end of the first semiconductor layer, and the region facing the second gate electrode at the end of the second semiconductor layer It is preferable to include the process of forming.

なお、本発明の半導体装置の製造方法において、第一絶縁膜及び第二絶縁膜の明示されていない領域については、形成されていてもよいし、形成されていなくてもよい。 In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the regions where the first insulating film and the second insulating film are not clearly specified may be formed or may not be formed.

すなわち、上記半導体装置の製造方法は、少なくとも、第二チャネル領域を含み、かつ第一チャネル領域、第一コンタクト部及び第二コンタクト部を除く領域上に第一絶縁膜を形成する工程と、少なくとも、第一チャネル領域と、第一絶縁膜の第二チャネル領域に対向する領域との上に第二絶縁膜を形成するとともに、少なくとも、第一ソース・ドレイン領域及び第二ソース・ドレイン領域に対向して第二絶縁膜を形成する工程とを含んでもよい。 That is, the manufacturing method of the semiconductor device includes a step of forming a first insulating film on a region including at least the second channel region and excluding the first channel region, the first contact portion, and the second contact portion, and at least Forming a second insulating film on the first channel region and a region of the first insulating film facing the second channel region, and at least facing the first source / drain region and the second source / drain region And a step of forming a second insulating film.

また、上記半導体装置の製造方法は、少なくとも、第二チャネル領域及び第二低濃度不純物領域を含み、かつ第一チャネル領域、第一低濃度不純物領域、第一コンタクト部及び第二コンタクト部を除く領域上に第一絶縁膜を形成する工程と、少なくとも、第一チャネル領域及び第一低濃度不純物領域と、第一絶縁膜の第二チャネル領域及び第二低濃度不純物領域に対向する領域との上に第二絶縁膜を形成するとともに、少なくとも、第一ソース・ドレイン領域及び第二ソース・ドレイン領域に対向して第二絶縁膜を形成する工程とを含んでもよい。 The method for manufacturing a semiconductor device includes at least a second channel region and a second low concentration impurity region, and excludes the first channel region, the first low concentration impurity region, the first contact portion, and the second contact portion. Forming a first insulating film on the region; at least a first channel region and a first low-concentration impurity region; and a region facing the second channel region and the second low-concentration impurity region of the first insulating film. A step of forming a second insulating film on the first source / drain region and a second source / drain region opposite to the first source / drain region;

更に、上記半導体装置の製造方法は、少なくとも、第二チャネル領域を含み、かつ第一チャネル領域、第一コンタクト部及び第二コンタクト部を除く領域と、第一半導体層の端部の第一ゲート電極に対向する領域と、第二半導体層の端部の第二ゲート電極に対向する領域との上に第一絶縁膜を形成する工程を含んでもよい。 Further, the method for manufacturing the semiconductor device includes at least a second channel region and a region excluding the first channel region, the first contact portion, and the second contact portion, and a first gate at an end portion of the first semiconductor layer. You may include the process of forming a 1st insulating film on the area | region which opposes an electrode, and the area | region which opposes the 2nd gate electrode of the edge part of a 2nd semiconductor layer.

本発明の半導体装置によれば、同一基板上に異なる特性の薄膜トランジスタが形成されるとともに、高性能かつ高信頼性を有する半導体装置を実現することができる。 According to the semiconductor device of the present invention, thin film transistors having different characteristics can be formed on the same substrate, and a semiconductor device having high performance and high reliability can be realized.

以下に実施形態を掲げ、本発明を図面を参照して更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。 Embodiments will be described below, and the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited only to these embodiments.

(実施形態1)
図1は、実施形態1の半導体装置の構成を示す模式図であり、(a)は、(c)中のX1−Y1線における低電圧トランジスタの断面模式図であり、(b)は、(d)中のX2−Y2線における高電圧トランジスタの断面模式図であり、(c)は、低電圧トランジスタの平面模式図であり、(d)は、高電圧トランジスタの平面模式図である。なお、図1(c)及び(d)中の太線は、第一絶縁膜の端部の位置を示す。
(Embodiment 1)
1A and 1B are schematic views showing the configuration of the semiconductor device of Embodiment 1. FIG. 1A is a schematic cross-sectional view of a low-voltage transistor taken along line X1-Y1 in FIG. 1C, and FIG. It is a cross-sectional schematic diagram of the high voltage transistor in X2-Y2 line in d), (c) is a plane schematic diagram of a low voltage transistor, (d) is a plane schematic diagram of a high voltage transistor. In addition, the thick line in FIG.1 (c) and (d) shows the position of the edge part of a 1st insulating film.

実施形態1の半導体装置は、図1に示すように、同一基板11上に、TFT10aと、TFT10bとを有する。TFT10a及びTFT10bは、プレーナ型(トップゲート型)のTFTであり、シングルドレイン構造を有する。 As shown in FIG. 1, the semiconductor device of Embodiment 1 includes a TFT 10 a and a TFT 10 b on the same substrate 11. The TFT 10a and the TFT 10b are planar (top gate) TFTs and have a single drain structure.

TFT10aは、基板11側から島状の半導体層20a、第一絶縁膜12、第二絶縁膜13及びゲート電極14aがこの順に形成された構造を有するとともに、これらを覆う層間絶縁膜15と、層間絶縁膜15上に形成された配線16a及び配線17aとを有する。 The TFT 10a has a structure in which an island-shaped semiconductor layer 20a, a first insulating film 12, a second insulating film 13, and a gate electrode 14a are formed in this order from the substrate 11 side, and an interlayer insulating film 15 covering these layers, A wiring 16a and a wiring 17a are formed on the insulating film 15.

一方、TFT10bは、TFT10aと同様に、基板11側から島状の半導体層20b、第一絶縁膜12、第二絶縁膜13及びゲート電極14bがこの順に形成された構造を有するとともに、これらを覆う層間絶縁膜15と、層間絶縁膜15上に形成された配線16b、17bとを有する。 On the other hand, the TFT 10b has a structure in which the island-shaped semiconductor layer 20b, the first insulating film 12, the second insulating film 13, and the gate electrode 14b are formed in this order from the substrate 11 side and covers the same as the TFT 10a. Interlayer insulating film 15 and wirings 16b and 17b formed on interlayer insulating film 15 are included.

このように、第一絶縁膜12、第二絶縁膜13及び層間絶縁膜15は、TFT10a及びTFT10bに共通して用いられている。すなわち、TFT10aを構成する第一絶縁膜12、第二絶縁膜13及び層間絶縁膜15と、TFT10bを構成する第一絶縁膜12、第二絶縁膜13及び層間絶縁膜15とはそれぞれ、同一工程により形成される。 Thus, the 1st insulating film 12, the 2nd insulating film 13, and the interlayer insulating film 15 are used in common with TFT10a and TFT10b. That is, the first insulating film 12, the second insulating film 13, and the interlayer insulating film 15 constituting the TFT 10a, and the first insulating film 12, the second insulating film 13 and the interlayer insulating film 15 constituting the TFT 10b are respectively in the same process. It is formed by.

まず、TFT10aの各構成について説明する。半導体層20aは、ゲート電極14aに対向する領域に位置するチャネル領域21aと、チャネル領域21a以外の領域に位置するソース・ドレイン領域23aとを有する。すなわち、ソース・ドレイン領域23aは、チャネル領域21aにチャネル長方向において隣接して配置される。また、ソース・ドレイン領域23aは、配線16aと接触するコンタクト部24aを含む。 First, each configuration of the TFT 10a will be described. The semiconductor layer 20a has a channel region 21a located in a region facing the gate electrode 14a, and a source / drain region 23a located in a region other than the channel region 21a. That is, the source / drain region 23a is arranged adjacent to the channel region 21a in the channel length direction. The source / drain region 23a includes a contact portion 24a that contacts the wiring 16a.

なお、本明細書において、ソース・ドレイン領域は、トランジスタのソース及び/又はドレインとして機能する領域である。すなわち、一方のソース・ドレイン領域がソースとして機能する場合、他方のソース・ドレイン領域はドレインとして機能する。 Note that in this specification, a source / drain region is a region that functions as a source and / or a drain of a transistor. That is, when one source / drain region functions as a source, the other source / drain region functions as a drain.

第一絶縁膜12は、TFT10aにおいて、チャネル領域21a及びコンタクト部24aを除く領域に形成される。より具体的には、第一絶縁膜12は、TFT10aにおいて、図1(c)に示すように、基板11を平面視したときに、チャネル領域21a及びコンタクト部24aを含む島状の半導体層20aの内部領域を除く領域に形成される。また、第一絶縁膜12は、TFT10aにおいて、半導体層20aの端部を覆うように形成される。 The first insulating film 12 is formed in a region excluding the channel region 21a and the contact portion 24a in the TFT 10a. More specifically, the first insulating film 12 is an island-shaped semiconductor layer 20a including a channel region 21a and a contact portion 24a when the substrate 11 is viewed in plan view in the TFT 10a as shown in FIG. It is formed in a region excluding the inner region. The first insulating film 12 is formed so as to cover the end of the semiconductor layer 20a in the TFT 10a.

第二絶縁膜13は、TFT10aにおいて、少なくともチャネル領域21aと、コンタクト部24aを除くソース・ドレイン領域23aとを含む領域に形成される。より好適には、第二絶縁膜13は、TFT10aにおいて、コンタクト部24aを除いて、半導体層20a及び第一絶縁膜12上に形成される。 The second insulating film 13 is formed in the TFT 10a in a region including at least the channel region 21a and the source / drain region 23a excluding the contact portion 24a. More preferably, in the TFT 10a, the second insulating film 13 is formed on the semiconductor layer 20a and the first insulating film 12 except for the contact portion 24a.

ゲート電極14aは、第二絶縁膜13を介して、チャネル領域21aに対向して形成される。したがって、TFT10aにおいては、第二絶縁膜13がゲート絶縁膜として機能する。 The gate electrode 14a is formed to face the channel region 21a with the second insulating film 13 interposed therebetween. Therefore, in the TFT 10a, the second insulating film 13 functions as a gate insulating film.

配線16aは、層間絶縁膜15に形成されたコンタクトホールを介してソース・ドレイン領域23aに接続される。より詳細には、配線16aは、ソース・ドレイン領域23aのコンタクト部24aに接触することによってソース・ドレイン領域23aに接続される。一方、配線17aは、層間絶縁膜15に形成されたコンタクトホールを介してゲート電極14aに接続される。 The wiring 16 a is connected to the source / drain region 23 a through a contact hole formed in the interlayer insulating film 15. More specifically, the wiring 16a is connected to the source / drain region 23a by contacting the contact portion 24a of the source / drain region 23a. On the other hand, the wiring 17a is connected to the gate electrode 14a through a contact hole formed in the interlayer insulating film 15.

このように、TFT10aは、ゲート絶縁膜が第二絶縁膜13のみから構成される。したがって、TFT10aは、高速駆動が可能であり、また、例えば、5V以下の低電圧(例えば、2〜5V)で駆動されるTFT(低電圧トランジスタ)に好適である。具体的には、TFT10aは、ロジック回路に好適に用いることができる。また、本実施形態の半導体装置を液晶表示装置等の表示装置に用いる場合、TFT10aは、シフトレジスタ回路、ソースドライバ等に好適に用いることができる。 As described above, in the TFT 10 a, the gate insulating film is composed only of the second insulating film 13. Therefore, the TFT 10a can be driven at a high speed, and is suitable for a TFT (low voltage transistor) driven at a low voltage of 5 V or less (for example, 2 to 5 V), for example. Specifically, the TFT 10a can be suitably used for a logic circuit. When the semiconductor device of this embodiment is used for a display device such as a liquid crystal display device, the TFT 10a can be suitably used for a shift register circuit, a source driver, and the like.

次に、TFT10bの各構成について説明する。半導体層20bは、ゲート電極14bに対向する領域に位置するチャネル領域21bと、チャネル領域21b以外の領域に位置するソース・ドレイン領域23bとを有する。すなわち、ソース・ドレイン領域23bは、チャネル領域21bにチャネル長方向において隣接して配置される。また、ソース・ドレイン領域23bは、配線16bと接触するコンタクト部24bを含む。 Next, each configuration of the TFT 10b will be described. The semiconductor layer 20b has a channel region 21b located in a region facing the gate electrode 14b, and a source / drain region 23b located in a region other than the channel region 21b. That is, the source / drain region 23b is arranged adjacent to the channel region 21b in the channel length direction. The source / drain region 23b includes a contact portion 24b in contact with the wiring 16b.

第一絶縁膜12は、TFT10bにおいて、図1(d)に示すように、チャネル領域21aを含むとともにコンタクト部24bを除く領域に形成される。また、第一絶縁膜12は、TFT10bにおいて、半導体層20aの端部を覆うように形成される。更に、第一絶縁膜12のチャネル領域21b上に位置する領域のチャネル長方向における幅は、チャネル長よりも0.5〜4μm(好ましくは1〜2μm)程度大きく設定される。 As shown in FIG. 1D, the first insulating film 12 is formed in a region including the channel region 21a and excluding the contact portion 24b in the TFT 10b. The first insulating film 12 is formed so as to cover the end of the semiconductor layer 20a in the TFT 10b. Furthermore, the width in the channel length direction of the region located on the channel region 21b of the first insulating film 12 is set larger by about 0.5 to 4 μm (preferably 1 to 2 μm) than the channel length.

第二絶縁膜13は、TFT10bにおいて、少なくともチャネル領域21bと、コンタクト部24bを除くソース・ドレイン領域23aとを含む領域に形成される。より好適には、第二絶縁膜13は、TFT10bにおいて、コンタクト部24bを除いて、半導体層20b及び第一絶縁膜12上に形成される。 In the TFT 10b, the second insulating film 13 is formed in a region including at least the channel region 21b and the source / drain region 23a excluding the contact portion 24b. More preferably, in the TFT 10b, the second insulating film 13 is formed on the semiconductor layer 20b and the first insulating film 12 except for the contact portion 24b.

ゲート電極14bは、第一絶縁膜12及び第二絶縁膜13を介して、チャネル領域21bに対向して形成される。したがって、TFT10bにおいては、第一絶縁膜12及び第二絶縁膜13がゲート絶縁膜として機能する。 The gate electrode 14b is formed to face the channel region 21b with the first insulating film 12 and the second insulating film 13 interposed therebetween. Therefore, in the TFT 10b, the first insulating film 12 and the second insulating film 13 function as a gate insulating film.

配線16bは、層間絶縁膜15に形成されたコンタクトホールを介してソース・ドレイン領域23bに接続される。より詳細には、配線16bは、ソース・ドレイン領域23bのコンタクト部24bに接触することによってソース・ドレイン領域23bに接続される。一方、配線17bは、層間絶縁膜15に形成されたコンタクトホールを介してゲート電極14bに接続される。 The wiring 16 b is connected to the source / drain region 23 b through a contact hole formed in the interlayer insulating film 15. More specifically, the wiring 16b is connected to the source / drain region 23b by contacting the contact portion 24b of the source / drain region 23b. On the other hand, the wiring 17b is connected to the gate electrode 14b through a contact hole formed in the interlayer insulating film 15.

このように、TFT10bは、ゲート絶縁膜が第一絶縁膜12及び第二絶縁膜13の積層膜から構成されることから、例えば、10V以上の高電圧で駆動されるTFT(高電圧トランジスタ)に好適である。具体的には、TFT10bは、アナログスイッチ的な役割をするトランジスタとして好適である。 As described above, in the TFT 10b, since the gate insulating film is composed of the laminated film of the first insulating film 12 and the second insulating film 13, for example, a TFT (high voltage transistor) driven at a high voltage of 10 V or more. Is preferred. Specifically, the TFT 10b is suitable as a transistor that functions as an analog switch.

以上説明したように、TFT10a及びTFT10bを有する本実施形態の半導体装置において、第一絶縁膜12は、チャネル領域21bを含み、かつチャネル領域21a、コンタクト部24a及びコンタクト部24bを除く領域上に形成される。また、第二絶縁膜13は、チャネル領域21aと、第一絶縁膜12のチャネル領域21bに対向する領域との上に形成されるとともに、コンタクト部24aを除くソース・ドレイン領域23aと、コンタクト部24bを除くソース・ドレイン領域23bとに対向して形成される。したがって、TFT10aにおいてゲート絶縁膜を単層構造とし、TFT10bにおいてゲート絶縁膜を積層構造(2層構造)とすることができる。そのため、本実施形態の半導体装置は、低電圧トランジスタとして優れた特性を発揮するTFT10aと、高電圧トランジスタとして優れた特性を発揮するTFT10bとを同一基板11上に有することができる。 As described above, in the semiconductor device of this embodiment having the TFT 10a and the TFT 10b, the first insulating film 12 includes the channel region 21b and is formed on the region excluding the channel region 21a, the contact portion 24a, and the contact portion 24b. Is done. The second insulating film 13 is formed on the channel region 21a and the region facing the channel region 21b of the first insulating film 12, and the source / drain region 23a excluding the contact portion 24a and the contact portion. It is formed opposite to the source / drain regions 23b except 24b. Therefore, the gate insulating film in the TFT 10a can have a single layer structure, and the gate insulating film in the TFT 10b can have a stacked structure (two-layer structure). Therefore, the semiconductor device of this embodiment can have the TFT 10a that exhibits excellent characteristics as a low-voltage transistor and the TFT 10b that exhibits excellent characteristics as a high-voltage transistor on the same substrate 11.

また、チャネル領域21b上に位置する領域の第一絶縁膜12のチャネル長方向における幅は、コンタクト部24bに重ならない範囲内で適宜設定することができる。すなわち、第一絶縁膜12のパターニング時におけるアライメントずれに対するマージンを第一絶縁膜12に付与することができる。したがって、本実施形態の半導体装置は、例え第一絶縁膜12のパターニング時にアライメントずれが発生したとしても、TFT10bにおいてゲート絶縁膜が不均一に(部分的に)単層になることを抑制することができる。その結果、TFT10bにおいて、しきい値にばらつきが発生するのを抑制することができる。一方、TFT10aにおいては、チャネル領域21aと、コンタクト部24aを除くソース・ドレイン領域23aとは、単層の第二絶縁膜13によって覆われているだけなので、TFT10aは、第一絶縁膜12をパターニングする時のアライメントずれの影響を受けることがない。このように、本実施形態の半導体装置は、信頼性に優れたTFT10a及びTFT10bを同一基板11上に有することができる。 Further, the width in the channel length direction of the first insulating film 12 in the region located on the channel region 21b can be appropriately set within a range not overlapping the contact portion 24b. That is, a margin for misalignment during patterning of the first insulating film 12 can be given to the first insulating film 12. Therefore, the semiconductor device of this embodiment suppresses the gate insulating film from becoming non-uniformly (partially) a single layer in the TFT 10b even if misalignment occurs during patterning of the first insulating film 12. Can do. As a result, it is possible to prevent the threshold value from varying in the TFT 10b. On the other hand, in the TFT 10a, the channel region 21a and the source / drain region 23a excluding the contact portion 24a are only covered with the single-layer second insulating film 13, so the TFT 10a patterns the first insulating film 12. It is not affected by misalignment. Thus, the semiconductor device of this embodiment can have the TFT 10a and the TFT 10b excellent in reliability on the same substrate 11.

また、コンタクト部24aを除くソース・ドレイン領域23aと、コンタクト部24bを除くソース・ドレイン領域23bとの上方には、単層の第二絶縁膜13が設けられている。なお、ソース・ドレイン領域23a及びソース・ドレイン領域23bに対する不純物のドーピング時には、コンタクト部24a及びコンタクト部24b上にも第二絶縁膜13は設けられている。したがって、ソース・ドレイン領域23a及びソース・ドレイン領域23bに対するドーピング時に、コンタクト部24a及びコンタクト部24bを含むソース・ドレイン領域23a及びソース・ドレイン領域23bの上方には、単層の第二絶縁膜13が設けられている。そのため、ソース・ドレイン領域23a及びソース・ドレイン領域23bに対して、一括して不純物をドーピングすることができるとともに、ソース・ドレイン領域23a及びソース・ドレイン領域23bに対する高濃度不純物(N又はP)のドーピング量を容易に最適化することができる。その結果、コンタクト部24a及びコンタクト部24bのコンタクト抵抗を低抵抗化することができる。すなわち、TFT10a及びTFT10bはそれぞれ、不純物が最適な濃度でドーピングされた領域である最適不純物濃度領域25a及び最適不純物濃度領域25bを有することができる。A single-layer second insulating film 13 is provided above the source / drain regions 23a excluding the contact portions 24a and the source / drain regions 23b excluding the contact portions 24b. It should be noted that the second insulating film 13 is also provided on the contact portion 24a and the contact portion 24b when doping impurities into the source / drain region 23a and the source / drain region 23b. Therefore, when doping the source / drain region 23a and the source / drain region 23b, the single-layer second insulating film 13 is disposed above the source / drain region 23a and the source / drain region 23b including the contact portion 24a and the contact portion 24b. Is provided. For this reason, the source / drain region 23a and the source / drain region 23b can be collectively doped with impurities, and the source / drain region 23a and the source / drain region 23b are highly doped (N + or P +). ) Can be easily optimized. As a result, the contact resistance of the contact part 24a and the contact part 24b can be reduced. That is, the TFT 10a and the TFT 10b can each include an optimum impurity concentration region 25a and an optimum impurity concentration region 25b, which are regions doped with impurities at an optimum concentration.

また、TFT10bにおいて、ゲート電極14b(チャネル領域21b)の端部の外側であり、かつ第一絶縁膜12及び第二絶縁膜13が積層された領域のソース・ドレイン領域23bは、最適不純物濃度領域25bに比べてドーピング量が少なくなる。すなわち、この領域は、最適不純物濃度領域25bに比べて不純物のドーピング量が少ない低ドーズ領域26bとなる。したがって、TFT10bにおいて過剰ドーピングによる抵抗値異常が発生するのを効果的に抑制することができる。 Further, in the TFT 10b, the source / drain region 23b outside the end of the gate electrode 14b (channel region 21b) and in which the first insulating film 12 and the second insulating film 13 are stacked is an optimum impurity concentration region. Compared with 25b, the doping amount is reduced. That is, this region becomes a low dose region 26b in which the impurity doping amount is smaller than that in the optimum impurity concentration region 25b. Therefore, it is possible to effectively suppress the occurrence of a resistance value abnormality due to excessive doping in the TFT 10b.

なお、低ドーズ領域26bは、最適不純物濃度領域25a及び最適不純物濃度領域25bに比べて不純物のドーピング量が少ないため、最適不純物濃度領域25a及び最適不純物濃度領域25bよりもシート抵抗値が大きくなる。より具体的には、低ドーズ領域26bの抵抗値は、1〜2kΩ/□程度となり、一方、最適不純物濃度領域25a及び最適不純物濃度領域25bの抵抗値は、0.5〜1kΩ/□程度となる。すなわち、低ドーズ領域26bは、最適不純物濃度領域25a及び最適不純物濃度領域25bの2倍程度の抵抗値を有する。しかしながら、低ドーズ領域26bの抵抗値は、トランジスタ特性のオン電流には影響しない程度の大きさであり、TFT10bの特性が悪化することはない。 Note that the low dose region 26b has a smaller impurity doping amount than the optimum impurity concentration region 25a and the optimum impurity concentration region 25b, and thus has a sheet resistance value larger than that of the optimum impurity concentration region 25a and the optimum impurity concentration region 25b. More specifically, the resistance value of the low dose region 26b is about 1 to 2 kΩ / □, while the resistance values of the optimum impurity concentration region 25a and the optimum impurity concentration region 25b are about 0.5 to 1 kΩ / □. Become. That is, the low dose region 26b has a resistance value about twice that of the optimum impurity concentration region 25a and the optimum impurity concentration region 25b. However, the resistance value of the low dose region 26b is large enough not to affect the on-state current of the transistor characteristics, and the characteristics of the TFT 10b are not deteriorated.

また従来、島状の半導体層の端部付近においては、ゲート電極と半導体層との間で絶縁破壊が発生しやすかった。これは、半導体層の端部において、ゲート絶縁膜の被覆性が悪くなり、その膜厚が薄くなるためである。しかしながら、本実施形態において、第一絶縁膜12は、半導体層20aの端部を覆うように形成されるとともに、半導体層20bの端部を覆うように形成される。そのため、半導体層20aのゲート電極14aと対向する領域の端部は、第一絶縁膜12及び第二絶縁膜13の2つの絶縁層により覆われる。同様に、半導体層20bのゲート電極14bと対向する領域の端部は、第一絶縁膜12及び第二絶縁膜13の2つの絶縁層により覆われる。したがって、TFT10a及びTFT10bにおいて、ゲート絶縁膜の破壊耐圧を向上することができる。 Conventionally, dielectric breakdown is likely to occur between the gate electrode and the semiconductor layer near the end of the island-shaped semiconductor layer. This is because the coverage of the gate insulating film is deteriorated at the end portion of the semiconductor layer, and the film thickness is reduced. However, in the present embodiment, the first insulating film 12 is formed so as to cover the end portion of the semiconductor layer 20a and the end portion of the semiconductor layer 20b. Therefore, the end of the region facing the gate electrode 14 a of the semiconductor layer 20 a is covered with the two insulating layers of the first insulating film 12 and the second insulating film 13. Similarly, the end of the region facing the gate electrode 14 b of the semiconductor layer 20 b is covered with two insulating layers, the first insulating film 12 and the second insulating film 13. Therefore, the breakdown voltage of the gate insulating film can be improved in the TFTs 10a and 10b.

また、チャネルドープを行ったNチャネル型TFTの場合、半導体層の端部はチャネル中央部に比べ膜厚が薄いため、半導体層端部の寄生トランジスタのしきい値電圧が低くなっていた。また更に、半導体層の端部ではゲート絶縁膜の膜厚が薄くなっているため、寄生トランジスタのしきい値電圧が低くなっていた。その結果、ゲート電圧が0ボルトのときのリーク電流が増大するという問題があった。この問題は低しきい値電圧が必要とされる低電圧トランジスタの場合により顕著となる。これに対し本発明では半導体層端部のゲート絶縁膜厚が厚くなっているため、このような問題を改善できる。 In the case of an N-channel TFT with channel doping, the threshold voltage of the parasitic transistor at the end of the semiconductor layer is low because the end of the semiconductor layer is thinner than the center of the channel. Furthermore, since the gate insulating film is thin at the end of the semiconductor layer, the threshold voltage of the parasitic transistor is low. As a result, there is a problem that the leakage current increases when the gate voltage is 0 volts. This problem becomes more prominent in the case of a low voltage transistor that requires a low threshold voltage. On the other hand, in the present invention, since the gate insulating film thickness at the end of the semiconductor layer is thick, such a problem can be improved.

また、半導体層の端部はゲート絶縁膜の膜厚が薄いため、TFT形成プロセスの途中でプラズマダメージの影響及び静電気の影響を受けやすく、固定電荷をトラップしやすい。その結果、半導体層端部の寄生トランジスタのしきい値が変動し、リーク電流が増大したり、TFTのしきい値電圧のばらつきが増大したりしていた。これに対しても本発明では半導体層端部のゲート絶縁膜厚が厚くなっているため、このような問題を改善できる。 Further, since the gate insulating film is thin at the edge of the semiconductor layer, it is easily affected by plasma damage and static electricity during the TFT formation process, and it is easy to trap fixed charges. As a result, the threshold value of the parasitic transistor at the end of the semiconductor layer fluctuates, increasing the leakage current and increasing the variation in the threshold voltage of the TFT. In contrast, in the present invention, since the gate insulating film thickness at the end of the semiconductor layer is thick, such a problem can be improved.

図2は、実施形態1の半導体装置の構成を示す模式図であり、(a)は、低電圧トランジスタの変形例を示す平面模式図であり、(b)は、高電圧トランジスタの変形例を示す平面模式図である。なお、図2(a)及び(b)中の太線は、第一絶縁膜の端部の位置を示す。ゲート絶縁膜の破壊耐圧を向上するという観点からは、第一絶縁膜12は、半導体層20aの端部のゲート電極14aに対向する領域と、半導体層20bの端部のゲート電極14bに対向する領域との上に少なくとも形成されればよい。したがって、ソース・ドレイン領域23a及びソース・ドレイン領域23bに充分な面積がない場合には、図2(a)及び(b)に示すように、第一絶縁膜12は、ゲート電極14aが交差する半導体層20aの端部と、ゲート電極14bが交差する半導体層20bの端部とを覆うように形成されてもよい。これによっても、充分なゲート絶縁膜の破壊耐圧が得られる。なお、ソース・ドレイン領域23a及びソース・ドレイン領域23bが充分大きい場合には、半導体層端部に形成されるザグリ部に発生しやすいゲート電極のエッチング残渣やフォトレジストの残渣に起因するパーティクルが発生するのを防止する観点から、図1(c)及び(d)で示したように、第一絶縁膜12の端の全てが半導体層20a及び半導体層20b上に配置されることが好ましい。 2A and 2B are schematic views showing the configuration of the semiconductor device of Embodiment 1, FIG. 2A is a schematic plan view showing a modification of the low-voltage transistor, and FIG. 2B is a modification of the high-voltage transistor. It is a plane schematic diagram to show. 2A and 2B indicate the position of the end portion of the first insulating film. From the viewpoint of improving the breakdown voltage of the gate insulating film, the first insulating film 12 opposes the region facing the gate electrode 14a at the end of the semiconductor layer 20a and the gate electrode 14b at the end of the semiconductor layer 20b. What is necessary is just to form at least on an area | region. Therefore, when the source / drain region 23a and the source / drain region 23b do not have a sufficient area, the gate electrode 14a intersects the first insulating film 12 as shown in FIGS. It may be formed so as to cover the end of the semiconductor layer 20a and the end of the semiconductor layer 20b where the gate electrode 14b intersects. This also provides a sufficient breakdown voltage of the gate insulating film. When the source / drain region 23a and the source / drain region 23b are sufficiently large, particles caused by etching residues of the gate electrode and photoresist residues that are likely to occur in the counterbore portions formed at the end portions of the semiconductor layer are generated. From the viewpoint of preventing this, it is preferable that all of the ends of the first insulating film 12 are disposed on the semiconductor layer 20a and the semiconductor layer 20b as shown in FIGS.

次に、本実施形態の変形例について説明する。
図3は、実施形態1の半導体装置の変形例の構成を示す断面模式図であり、(a)は、GOLD構造を有する高電圧トランジスタを示し、(b)は、LDD構造を有する高電圧トランジスタを示し、(c)は、LDD構造を有する低電圧トランジスタを示す。
Next, a modification of this embodiment will be described.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a modified example of the semiconductor device of Embodiment 1, wherein (a) shows a high-voltage transistor having a GOLD structure, and (b) is a high-voltage transistor having an LDD structure. (C) shows a low voltage transistor having an LDD structure.

本実施形態の半導体装置は、図3に示すように、同一基板11上に、GOLD(Gate Overlapped LDD)構造を有するTFT10cと、LDD構造を有するTFT10dと、LDD構造を有するTFT10eとを有してもよい。 As shown in FIG. 3, the semiconductor device of this embodiment includes a TFT 10c having a GOLD (Gate Overlapped LDD) structure, a TFT 10d having an LDD structure, and a TFT 10e having an LDD structure on the same substrate 11. Also good.

TFT10cは、ゲート電極14cに対向する領域内に位置するチャネル領域21cと、チャネル長方向におけるチャネル領域21cの両外側に配置された低濃度不純物領域22cと、チャネル領域21c及び低濃度不純物領域22c以外の領域に位置するソース・ドレイン領域23cとを有する半導体層20cをもつ。すなわち、低濃度不純物領域22cは、チャネル領域21cにチャネル長方向において隣接して配置され、ソース・ドレイン領域23cは、低濃度不純物領域22cにチャネル長方向において隣接して配置される。また、ソース・ドレイン領域23cは、配線16cと接触するコンタクト部24cを含む。低濃度不純物領域22cは、LDD領域として機能する。 The TFT 10c includes a channel region 21c located in a region facing the gate electrode 14c, a low concentration impurity region 22c disposed on both outer sides of the channel region 21c in the channel length direction, and other than the channel region 21c and the low concentration impurity region 22c. A semiconductor layer 20c having a source / drain region 23c located in the first region. That is, the low concentration impurity region 22c is arranged adjacent to the channel region 21c in the channel length direction, and the source / drain region 23c is arranged adjacent to the low concentration impurity region 22c in the channel length direction. The source / drain region 23c includes a contact portion 24c that contacts the wiring 16c. The low concentration impurity region 22c functions as an LDD region.

また、TFT10cにおいて、第一絶縁膜12は、チャネル領域21c及び低濃度不純物領域22cを含むとともにコンタクト部24cを除く領域に形成される。また、第一絶縁膜12は、TFT10cにおいて、半導体層20cの端部を覆うように形成される。更に、第一絶縁膜12のチャネル領域21c及び低濃度不純物領域22c上に位置する領域のチャネル長方向における幅は、チャネル領域21c及び低濃度不純物領域22cのチャネル長方向における長さよりも0.5〜4μm(好ましくは1〜2μm)程度大きく設定される。 In the TFT 10c, the first insulating film 12 is formed in a region including the channel region 21c and the low concentration impurity region 22c and excluding the contact portion 24c. The first insulating film 12 is formed so as to cover the end of the semiconductor layer 20c in the TFT 10c. Furthermore, the width in the channel length direction of the region located on the channel region 21c and the low concentration impurity region 22c of the first insulating film 12 is 0.5 than the length in the channel length direction of the channel region 21c and the low concentration impurity region 22c. It is set larger by about 4 μm (preferably 1-2 μm).

また、TFT10cにおいて、第二絶縁膜13は、少なくともチャネル領域21cと、低濃度不純物領域22cと、コンタクト部24cを除くソース・ドレイン領域23cとを含む領域に形成される。より好適には、第二絶縁膜13は、TFT10cにおいて、コンタクト部24cを除いて、半導体層20c及び第一絶縁膜12上に形成される。 In the TFT 10c, the second insulating film 13 is formed in a region including at least the channel region 21c, the low-concentration impurity region 22c, and the source / drain region 23c excluding the contact portion 24c. More preferably, the second insulating film 13 is formed on the semiconductor layer 20c and the first insulating film 12 in the TFT 10c except for the contact portion 24c.

ゲート電極14cは、第一絶縁膜12及び第二絶縁膜13を介して、チャネル領域21c及び低濃度不純物領域22cに対向して形成される。したがって、TFT10bにおいては、第一絶縁膜12及び第二絶縁膜13がゲート絶縁膜として機能する。 The gate electrode 14c is formed to face the channel region 21c and the low concentration impurity region 22c with the first insulating film 12 and the second insulating film 13 interposed therebetween. Therefore, in the TFT 10b, the first insulating film 12 and the second insulating film 13 function as a gate insulating film.

なお、TFT10cは、TFT10a等と同様に、その他、層間絶縁膜15と、コンタクト部24cに接続される配線16cと、ゲート電極14cに接続される配線17cとを有する。 Similar to the TFT 10a and the like, the TFT 10c includes an interlayer insulating film 15, a wiring 16c connected to the contact portion 24c, and a wiring 17c connected to the gate electrode 14c.

このように、TFT10cは、ゲート絶縁膜が第一絶縁膜12及び第二絶縁膜13の積層膜から構成される。また、TFT10cは、GOLD構造を有する。したがって、TFT10cは、TFT10bに比べて駆動スピードには劣るものの、非常に優れた信頼性と、ホットキャリア劣化に対する非常に優れた耐性とを有するとともに、短チャネル効果を非常に効果的に抑制することができる。また、TFT10cは、高電圧トランジスタに好適である。具体的には、TFT10cは、電源電圧が高い、例えば、電源電圧が8〜16V(高電圧)の回路に好適に用いることができる。また、本実施形態の半導体装置を液晶表示装置等の表示装置に用いる場合、TFT10cは、ゲートドライバ等に好適に用いることができる。 As described above, in the TFT 10c, the gate insulating film is composed of the laminated film of the first insulating film 12 and the second insulating film 13. The TFT 10c has a GOLD structure. Therefore, the TFT 10c is inferior in driving speed as compared with the TFT 10b, but has extremely excellent reliability and extremely excellent resistance to hot carrier deterioration, and suppresses the short channel effect very effectively. Can do. The TFT 10c is suitable for a high voltage transistor. Specifically, the TFT 10c can be suitably used for a circuit having a high power supply voltage, for example, a power supply voltage of 8 to 16 V (high voltage). Further, when the semiconductor device of this embodiment is used for a display device such as a liquid crystal display device, the TFT 10c can be suitably used for a gate driver or the like.

TFT10dは、ゲート電極14dに対向する領域に位置するチャネル領域21dと、チャネル長方向におけるチャネル領域21dの両外側に配置された低濃度不純物領域22dと、チャネル領域21d及び低濃度不純物領域22d以外の領域に位置するソース・ドレイン領域23dとを有する半導体層20dをもつ。すなわち、低濃度不純物領域22dは、チャネル領域21dにチャネル長方向において隣接して配置され、ソース・ドレイン領域23dは、低濃度不純物領域22dにチャネル長方向において隣接して配置される。また、ソース・ドレイン領域23dは、配線16dと接触するコンタクト部24dを含む。低濃度不純物領域22dは、LDD領域として機能する。 The TFT 10d includes a channel region 21d located in a region facing the gate electrode 14d, a low concentration impurity region 22d disposed on both outer sides of the channel region 21d in the channel length direction, and other than the channel region 21d and the low concentration impurity region 22d. A semiconductor layer 20d having a source / drain region 23d located in the region is provided. That is, the low concentration impurity region 22d is disposed adjacent to the channel region 21d in the channel length direction, and the source / drain region 23d is disposed adjacent to the low concentration impurity region 22d in the channel length direction. The source / drain region 23d includes a contact portion 24d that contacts the wiring 16d. The low concentration impurity region 22d functions as an LDD region.

また、TFT10dにおいて、第一絶縁膜12は、チャネル領域21d及び低濃度不純物領域22dを含むとともにコンタクト部24dを除く領域に形成される。また、第一絶縁膜12は、TFT10dにおいて、半導体層20dの端部を覆うように形成される。更に、第一絶縁膜12のチャネル領域21d及び低濃度不純物領域22d上に位置する領域のチャネル長方向における幅は、チャネル領域21dのチャネル長方向における長さよりも0.5〜4μm(好ましくは1〜2μm)程度大きく設定される。第一絶縁膜12は、チャネル領域21dのチャネル長方向における幅よりも0.5〜2μm(好ましくは1〜1.5μm)程度大きく設定される。 In the TFT 10d, the first insulating film 12 is formed in a region including the channel region 21d and the low-concentration impurity region 22d and excluding the contact portion 24d. The first insulating film 12 is formed so as to cover the end portion of the semiconductor layer 20d in the TFT 10d. Furthermore, the width in the channel length direction of the region located on the channel region 21d and the low concentration impurity region 22d of the first insulating film 12 is 0.5 to 4 μm (preferably 1 mm) than the length in the channel length direction of the channel region 21d. About 2 μm). The first insulating film 12 is set larger by about 0.5 to 2 μm (preferably 1 to 1.5 μm) than the width of the channel region 21d in the channel length direction.

また、TFT10dにおいて、第二絶縁膜13は、少なくともチャネル領域21dと、低濃度不純物領域22dと、コンタクト部24dを除くソース・ドレイン領域23dとを含む領域に形成される。より好適には、第二絶縁膜13は、TFT10dにおいて、コンタクト部24dを除いて、半導体層20d及び第一絶縁膜12上に形成される。 In the TFT 10d, the second insulating film 13 is formed in a region including at least the channel region 21d, the low-concentration impurity region 22d, and the source / drain region 23d excluding the contact portion 24d. More preferably, in the TFT 10d, the second insulating film 13 is formed on the semiconductor layer 20d and the first insulating film 12 except for the contact portion 24d.

ゲート電極14dは、第一絶縁膜12及び第二絶縁膜13を介して、チャネル領域21dに対向して形成される。したがって、TFT10dにおいては、第一絶縁膜12及び第二絶縁膜13がゲート絶縁膜として機能する。 The gate electrode 14d is formed to face the channel region 21d with the first insulating film 12 and the second insulating film 13 interposed therebetween. Therefore, in the TFT 10d, the first insulating film 12 and the second insulating film 13 function as a gate insulating film.

なお、TFT10dは、TFT10a等と同様に、その他、層間絶縁膜15と、コンタクト部24dに接続される配線16dと、ゲート電極14dに接続される配線17dとを有する。 Similar to the TFT 10a and the like, the TFT 10d includes an interlayer insulating film 15, a wiring 16d connected to the contact portion 24d, and a wiring 17d connected to the gate electrode 14d.

このように、TFT10dは、ゲート絶縁膜が第一絶縁膜12及び第二絶縁膜13の積層膜から構成される。また、TFT10dは、LDD構造を有する。したがって、TFT10dは、TFT10bに比べて駆動スピードには劣るものの、優れた信頼性と、ホットキャリア劣化に対する優れた耐性とを有するとともに、短チャネル効果を効果的に抑制することができる。また、TFT10dは、高電圧トランジスタに好適である。具体的には、本実施形態の半導体装置を液晶表示装置等の表示装置に用いる場合、TFT10cは、画素スイッチング用トランジスタ等として好適である。 As described above, in the TFT 10 d, the gate insulating film is composed of a laminated film of the first insulating film 12 and the second insulating film 13. The TFT 10d has an LDD structure. Therefore, although the TFT 10d is inferior in driving speed as compared with the TFT 10b, it has excellent reliability and excellent resistance to hot carrier deterioration, and can effectively suppress the short channel effect. The TFT 10d is suitable for a high voltage transistor. Specifically, when the semiconductor device of this embodiment is used in a display device such as a liquid crystal display device, the TFT 10c is suitable as a pixel switching transistor or the like.

TFT10eは、ゲート電極14eに対向する領域に位置するチャネル領域21eと、チャネル長方向におけるチャネル領域21eの両外側に配置された低濃度不純物領域22eと、チャネル領域21e及び低濃度不純物領域22e以外の領域に位置するソース・ドレイン領域23eとを有する半導体層20eをもつ。すなわち、低濃度不純物領域22eは、チャネル領域21eにチャネル長方向において隣接して配置され、ソース・ドレイン領域23eは、低濃度不純物領域22eにチャネル長方向において隣接して配置される。また、ソース・ドレイン領域23eは、配線16eと接触するコンタクト部24eを含む。低濃度不純物領域22eは、LDD領域として機能する。 The TFT 10e includes a channel region 21e located in a region facing the gate electrode 14e, a low concentration impurity region 22e disposed on both outer sides of the channel region 21e in the channel length direction, and other than the channel region 21e and the low concentration impurity region 22e. A semiconductor layer 20e having a source / drain region 23e located in the region is included. That is, the low concentration impurity region 22e is disposed adjacent to the channel region 21e in the channel length direction, and the source / drain region 23e is disposed adjacent to the low concentration impurity region 22e in the channel length direction. The source / drain region 23e includes a contact portion 24e that contacts the wiring 16e. The low concentration impurity region 22e functions as an LDD region.

また、TFT10eにおいて、第一絶縁膜12は、チャネル領域21e、低濃度不純物領域22e及びコンタクト部24eを除く領域に形成される。より具体的には、第一絶縁膜12は、TFT10eにおいて、基板11を平面視したときに、チャネル領域21e、低濃度不純物領域22e及びコンタクト部24eを含む島状の半導体層20eの内部領域を除く領域に形成される。また、第一絶縁膜12は、TFT10eにおいて、半導体層20eの端部を覆うように形成される。 In the TFT 10e, the first insulating film 12 is formed in a region excluding the channel region 21e, the low concentration impurity region 22e, and the contact portion 24e. More specifically, the first insulating film 12 includes an inner region of the island-shaped semiconductor layer 20e including the channel region 21e, the low-concentration impurity region 22e, and the contact portion 24e when the substrate 11 is viewed in plan view in the TFT 10e. It is formed in the excluded area. The first insulating film 12 is formed so as to cover the end of the semiconductor layer 20e in the TFT 10e.

また、TFT10eにおいて、第二絶縁膜13は、少なくともチャネル領域21eと、低濃度不純物領域22eと、コンタクト部24eを除くソース・ドレイン領域23eとを含む領域に形成される。より好適には、第二絶縁膜13は、TFT10eにおいて、コンタクト部24eを除いて、半導体層20e及び第一絶縁膜12上に形成される。 In the TFT 10e, the second insulating film 13 is formed in a region including at least the channel region 21e, the low-concentration impurity region 22e, and the source / drain region 23e excluding the contact portion 24e. More preferably, in the TFT 10e, the second insulating film 13 is formed on the semiconductor layer 20e and the first insulating film 12 except for the contact portion 24e.

ゲート電極14eは、第二絶縁膜13を介して、チャネル領域21eに対向して形成される。したがって、TFT10eにおいては、第二絶縁膜13がゲート絶縁膜として機能する。 The gate electrode 14e is formed to face the channel region 21e with the second insulating film 13 interposed therebetween. Therefore, in the TFT 10e, the second insulating film 13 functions as a gate insulating film.

なお、TFT10eは、TFT10a等と同様に、その他、層間絶縁膜15と、コンタクト部24eに接続される配線16eと、ゲート電極14eに接続される配線17eとを有する。 Similar to the TFT 10a and the like, the TFT 10e includes an interlayer insulating film 15, a wiring 16e connected to the contact portion 24e, and a wiring 17e connected to the gate electrode 14e.

このように、TFT10eは、ゲート絶縁膜が第二絶縁膜13のみから構成される。また、TFT10dは、LDD構造を有する。したがって、TFT10dは、TFT10aに比べて駆動スピードには劣るものの、TFT10b等より駆動スピードに優れている。また、TFT10eは、優れた信頼性と、ホットキャリア劣化に対する優れた耐性とを有するとともに、短チャネル効果を効果的に抑制することができる。更に、TFT10eは、低電圧トランジスタに好適である。具体的には、TFT10eは、TFT10aよりも少し高い電圧で駆動する回路等に好適に用いることができる。例えば、TFT10aは、電源電圧5V以下の回路で使用される場合に好適であり、TFT10eは、電源電圧4〜8V(より好適には、6〜8V)の回路で使用される場合に好適である。 As described above, in the TFT 10e, the gate insulating film is composed only of the second insulating film 13. The TFT 10d has an LDD structure. Therefore, the TFT 10d is superior in driving speed to the TFT 10b or the like, although it is inferior in driving speed to the TFT 10a. In addition, the TFT 10e has excellent reliability and excellent resistance to hot carrier deterioration, and can effectively suppress the short channel effect. Furthermore, the TFT 10e is suitable for a low voltage transistor. Specifically, the TFT 10e can be suitably used for a circuit that is driven with a voltage slightly higher than that of the TFT 10a. For example, the TFT 10a is suitable for use in a circuit having a power supply voltage of 5V or less, and the TFT 10e is suitable for use in a circuit having a power supply voltage of 4-8V (more preferably, 6-8V). .

以上説明したように、TFT10c、TFT10d及びTFT10eを有する本実施形態の半導体装置において、第一絶縁膜12は、チャネル領域21c、低濃度不純物領域22c、チャネル領域21d及び低濃度不純物領域22dを含み、かつチャネル領域21e、コンタクト部24c、コンタクト部24d及びコンタクト部24eを除く領域上に形成される。また、第二絶縁膜13は、チャネル領域21e及び低濃度不純物領域22eと、第一絶縁膜12のチャネル領域21c及び低濃度不純物領域22cに対向する領域と、第一絶縁膜12のチャネル領域21d及び低濃度不純物領域22dに対向する領域との上に形成されるとともに、コンタクト部24cを除くソース・ドレイン領域23cと、コンタクト部24dを除くソース・ドレイン領域23dと、コンタクト部24eを除くソース・ドレイン領域23eとに対向して形成される。そのため、本実施形態の半導体装置は、高電圧トランジスタとして優れた特性を発揮するTFT10c及びTFT10dと、低電圧トランジスタとして優れた特性を発揮するTFT10eとを同一基板11上に有することができる。 As described above, in the semiconductor device of this embodiment having the TFT 10c, the TFT 10d, and the TFT 10e, the first insulating film 12 includes the channel region 21c, the low concentration impurity region 22c, the channel region 21d, and the low concentration impurity region 22d. In addition, the channel region 21e, the contact portion 24c, the contact portion 24d, and the contact portion 24e are formed on the region. The second insulating film 13 includes a channel region 21e and a low concentration impurity region 22e, a region facing the channel region 21c and the low concentration impurity region 22c of the first insulating film 12, and a channel region 21d of the first insulating film 12. And the source / drain region 23c excluding the contact portion 24c, the source / drain region 23d excluding the contact portion 24d, and the source / drain region excluding the contact portion 24e. It is formed opposite to the drain region 23e. Therefore, the semiconductor device of this embodiment can have the TFTs 10c and 10d that exhibit excellent characteristics as high-voltage transistors and the TFT 10e that exhibits excellent characteristics as low-voltage transistors on the same substrate 11.

また、チャネル領域21c及び低濃度不純物領域22c上に位置する領域の第一絶縁膜12のチャネル長方向における幅は、コンタクト部24cに重ならない範囲内で適宜設定することができる。したがって、TFT10bと同様に、TFT10cにおいて、しきい値にばらつきが発生するのを抑制することができる。 The width in the channel length direction of the first insulating film 12 in the region located on the channel region 21c and the low-concentration impurity region 22c can be appropriately set within a range that does not overlap the contact portion 24c. Therefore, similarly to the TFT 10b, it is possible to suppress variation in threshold value in the TFT 10c.

また、チャネル領域21d及び低濃度不純物領域22d上に位置する領域の第一絶縁膜12のチャネル長方向における幅は、コンタクト部24dに重ならない範囲内で適宜設定することができる。したがって、TFT10bと同様に、TFT10dにおいて、しきい値にばらつきが発生するのを抑制することができる。 The width in the channel length direction of the first insulating film 12 in the region located on the channel region 21d and the low-concentration impurity region 22d can be appropriately set within a range that does not overlap the contact portion 24d. Therefore, similarly to the TFT 10b, it is possible to suppress the variation in threshold value in the TFT 10d.

一方、TFT10eにおいては、チャネル領域21eと、低濃度不純物領域22eと、コンタクト部24eを除くソース・ドレイン領域23eとは、単層の第二絶縁膜13によって覆われているだけなので、TFT10eは、第一絶縁膜12をパターニングする時のアライメントずれの影響を受けることがない。このように、本実施形態の半導体装置は、信頼性に優れたTFT10c、TFT10d及びTFT10eを同一基板11上に有することができる。 On the other hand, in the TFT 10e, the channel region 21e, the low-concentration impurity region 22e, and the source / drain region 23e excluding the contact portion 24e are only covered with the single-layer second insulating film 13, so the TFT 10e There is no influence of misalignment when the first insulating film 12 is patterned. Thus, the semiconductor device of this embodiment can have the TFT 10c, TFT 10d, and TFT 10e excellent in reliability on the same substrate 11.

また、コンタクト部24cを除くソース・ドレイン領域23cと、コンタクト部24dを除くソース・ドレイン領域23dと、コンタクト部24eを除くソース・ドレイン領域23eとの上方には単層の第二絶縁膜13が設けられている。したがって、TFT10a及びTFT10bと同様に、ソース・ドレイン領域23c、ソース・ドレイン領域23d及びソース・ドレイン領域23eに対する不純物のドーピング量を最適化し、コンタクト部c、コンタクト部24d及びコンタクト部24eのコンタクト抵抗を低抵抗化することができる。 A single-layer second insulating film 13 is formed above the source / drain region 23c excluding the contact portion 24c, the source / drain region 23d excluding the contact portion 24d, and the source / drain region 23e excluding the contact portion 24e. Is provided. Therefore, similarly to the TFT 10a and TFT 10b, the impurity doping amount for the source / drain region 23c, the source / drain region 23d and the source / drain region 23e is optimized, and the contact resistances of the contact part c, contact part 24d and contact part 24e are reduced. The resistance can be reduced.

また、TFT10bと同様に、TFT10c、TFT10dにおいて、過剰ドーピングによる抵抗値異常が発生するのを効果的に抑制することができる。 Further, similarly to the TFT 10b, in the TFT 10c and the TFT 10d, it is possible to effectively suppress the occurrence of an abnormal resistance value due to excessive doping.

また、第一絶縁膜12は、半導体層20c、半導体層20d及び半導体層20eの端部を覆うように形成される。したがって、TFT10a及びTFT10bと同様に、TFT10c、TFT10d及びTFT10eにおいて、ゲート絶縁膜の破壊耐圧を向上することができる。 The first insulating film 12 is formed so as to cover end portions of the semiconductor layer 20c, the semiconductor layer 20d, and the semiconductor layer 20e. Therefore, the breakdown voltage of the gate insulating film can be improved in the TFT 10c, TFT 10d, and TFT 10e, similarly to the TFT 10a and TFT 10b.

ここで、LDD構造を有するTFT10d及びTFT10eについて更に説明する。
図4は、製造工程中における実施形態1の半導体装置の変形例の構成を示す断面模式図であり、(a)は、LDD構造を有する低電圧トランジスタを示し、(b)は、LDD構造を有する高電圧トランジスタを示す。
Here, the TFT 10d and the TFT 10e having the LDD structure will be further described.
4A and 4B are schematic cross-sectional views showing a configuration of a modified example of the semiconductor device of Embodiment 1 during the manufacturing process. FIG. 4A shows a low-voltage transistor having an LDD structure, and FIG. 4B shows an LDD structure. 1 shows a high voltage transistor having.

図4に示すように、LDD領域として機能する低濃度不純物領域22d及び低濃度不純物領域22eは、ゲート電極14d及びゲート電極14eを形成した後に、低濃度不純物のドーピングを行うことによって形成される。このとき、TFT10eにおいて、半導体層20eは、第二絶縁膜13越しにドーピングされ、一方、TFT10dにおいて、半導体層20dの低濃度不純物領域22dとなる領域は、第一絶縁膜12及び第二絶縁膜13越しにドーピングされる。したがって、TFT10eの低濃度不純物領域22eは、比較的高濃度にドーピングされ、一方、TFT10dの低濃度不純物領域22dは、比較的低濃度にドーピングされる。その結果、低電圧トランジスタとして好適なTFT10eの低濃度不純物領域22eのシート抵抗を20〜50kΩ/□とし、高電圧トランジスタとして好適なTFT10dの低濃度不純物領域22dのシート抵抗を40〜150kΩ/□に設定することが可能である。 As shown in FIG. 4, the low-concentration impurity regions 22d and the low-concentration impurity regions 22e functioning as LDD regions are formed by doping the low-concentration impurities after forming the gate electrode 14d and the gate electrode 14e. At this time, in the TFT 10e, the semiconductor layer 20e is doped through the second insulating film 13, while in the TFT 10d, the region to be the low concentration impurity region 22d of the semiconductor layer 20d is the first insulating film 12 and the second insulating film. Doped over 13 Therefore, the low concentration impurity region 22e of the TFT 10e is doped with a relatively high concentration, while the low concentration impurity region 22d of the TFT 10d is doped with a relatively low concentration. As a result, the sheet resistance of the low concentration impurity region 22e of the TFT 10e suitable as a low voltage transistor is set to 20 to 50 kΩ / □, and the sheet resistance of the low concentration impurity region 22d of the TFT 10d suitable as a high voltage transistor is set to 40 to 150 kΩ / □. It is possible to set.

なお、シート抵抗は、2端子又は4端子の抵抗値評価パターン(TEG)により測定する。 The sheet resistance is measured by a resistance evaluation pattern (TEG) of 2 terminals or 4 terminals.

一般に、低電圧トランジスタは、低電圧で駆動されるため、高い信頼性ではなく高電流駆動力が要求される。この場合、LDD領域の抵抗は、低抵抗に設定することが好ましい。また、高電流駆動を行うためには、シングルドレイン構造が好ましいが、シングルドレイン構造は、ホットキャリア劣化に対する信頼性が弱く、例えばチャネル長が4μmであるシングルドレイン構造を有するトランジスタでは、6V以上の信頼性を保証することができない。また、シングルドレイン構造は、短チャネル効果が生じやすいため、低しきい値に設定することが困難となる。これに対しLDD構造は、シングルドレイン構造に比べて、ホットキャリア劣化に対する耐性が強く、また、短チャネル効果を抑制することができる。このように、TFT10eでは、電流駆動力を比較的大きくすることができるとともに、中電圧、例えは、電源電圧が4〜8V(より好適には、6〜8V)の場合に対する信頼性も確保することができる。 In general, since a low voltage transistor is driven at a low voltage, a high current driving force is required instead of high reliability. In this case, the resistance of the LDD region is preferably set to a low resistance. In order to perform high current driving, a single drain structure is preferable. However, the single drain structure has low reliability against hot carrier deterioration. For example, a transistor having a single drain structure with a channel length of 4 μm has a voltage of 6 V or more. Reliability cannot be guaranteed. In addition, since the single drain structure tends to cause a short channel effect, it is difficult to set a low threshold value. In contrast, the LDD structure is more resistant to hot carrier degradation than the single drain structure, and can suppress the short channel effect. As described above, in the TFT 10e, the current driving force can be relatively increased, and the reliability with respect to the case where the medium voltage, for example, the power supply voltage is 4 to 8 V (more preferably, 6 to 8 V) is secured. be able to.

一方、高電圧トランジスタに関しては、高電圧で駆動するため、高い信頼性が要求される。基板面に対して垂直方向に発生する電界(ゲート電圧による電界)に起因する劣化は、ゲート絶縁膜を厚くすることにより抑制することができる。すなわち、ゲート絶縁膜を積層構造とすることによって、信頼性を向上することができる。また、基板面に対して平行方向(横方向)に発生する電界(ドレイン電圧による電界)に起因する劣化は、LDD領域の抵抗を高抵抗にすることによって抑制することができる。すなわち、これにより、ホットキャリア劣化に対する耐性を向上することができる。 On the other hand, a high voltage transistor is driven at a high voltage, and thus high reliability is required. Degradation due to an electric field (electric field due to a gate voltage) generated in a direction perpendicular to the substrate surface can be suppressed by increasing the thickness of the gate insulating film. That is, reliability can be improved by forming the gate insulating film in a stacked structure. Further, deterioration due to an electric field (electric field due to a drain voltage) generated in a direction parallel to the substrate surface (lateral direction) can be suppressed by increasing the resistance of the LDD region. That is, this makes it possible to improve resistance to hot carrier deterioration.

他方、液晶表示装置等の表示装置のスイッチング素子として用いられる画素スイッチング用トランジスタにおいては、リーク電流の抑制が必要である。このような画素スイッチング用トランジスタに対しては、LDD領域の抵抗が大きいTFT10dを用いることによって、リーク電流の発生を抑制することができる。 On the other hand, in a pixel switching transistor used as a switching element of a display device such as a liquid crystal display device, it is necessary to suppress leakage current. For such a pixel switching transistor, the occurrence of leakage current can be suppressed by using the TFT 10d having a large resistance in the LDD region.

このように、シングルドレイン構造、GOLD構造又はLDD構造を有する種々のトランジスタを適材適所に使用することによって、高性能かつ高信頼性の回路を形成することが可能となる。 In this manner, by using various transistors having a single drain structure, a GOLD structure, or an LDD structure at appropriate positions, a high-performance and highly reliable circuit can be formed.

図5は、LDD構造を有するTFTにおけるLDD領域の抵抗と、オン電流(電流駆動力)及びホットキャリア劣化率(オン電流劣化率)との関係を示すグラフである。このように、LDD構造においては、LDD領域の抵抗が大きくなればなるほど、ホットキャリア劣化率は小さくなる。 FIG. 5 is a graph showing the relationship between the resistance of the LDD region, the on-current (current driving capability), and the hot carrier deterioration rate (on-current deterioration rate) in a TFT having an LDD structure. Thus, in the LDD structure, the hot carrier deterioration rate decreases as the resistance of the LDD region increases.

なお、GOLD構造の場合には、ホットキャリア劣化率が最小となるLDD領域の抵抗が存在し、GOLD構造は、非常に劣化耐性が強い。また、LDD構造に比べると、GOLD構造は、電流駆動力が高いという特徴を有するが、負荷容量が大きく消費電力が大きくなるというデメリットもある。 In the case of the GOLD structure, there is a resistance in the LDD region that minimizes the hot carrier deterioration rate, and the GOLD structure is very resistant to deterioration. Compared to the LDD structure, the GOLD structure has a feature that the current driving force is high, but has a demerit that the load capacity is large and the power consumption is large.

一方、LDD構造は、GOLD構造に比べて、ホットキャリア劣化に対する耐性は弱く、電流駆動力も低い。しかしながら、LDD構造は、GOLD構造に比べて、負荷容量が小さく、低消費電力化を行う回路には有利である。また、LDD構造は、リーク電流の発生を抑制することができるため、出力電圧を保持する必要がある回路に好適である。従来のLDD構造を有するTFTにおいて、ホットキャリア劣化に対する耐性を向上するためには、LDD領域の抵抗を増大させる必要があった。しかしながら、従来のLDD構造を有するTFTにおいて、LDD領域の抵抗を増大させると電流駆動力が低下してしまうため、従来、一種類のトランジスタにより両者(ホットキャリア劣化及び電流駆動力)を改善することは非常に困難であった。 On the other hand, the LDD structure is less resistant to hot carrier degradation and has a lower current driving capability than the GOLD structure. However, the LDD structure has a smaller load capacity than the GOLD structure and is advantageous for a circuit that reduces power consumption. In addition, since the LDD structure can suppress generation of a leakage current, it is suitable for a circuit that needs to hold an output voltage. In a TFT having a conventional LDD structure, it is necessary to increase the resistance of the LDD region in order to improve resistance to hot carrier degradation. However, in a TFT having a conventional LDD structure, if the resistance in the LDD region is increased, the current drivability decreases. Therefore, both of them (hot carrier deterioration and current drivability) have been improved with a single type of transistor conventionally. Was very difficult.

なお、数V程度の低電圧で駆動される低電圧トランジスタにおいては、ホットキャリア劣化に対する耐性はそれほど重要ではなく、むしろ回路の高速駆動のための電流駆動力が必要である。一方、10V以上の高電圧で駆動される高電圧トランジスタにおいては、消費電力を抑制する観点から高周波の高速駆動は行われないため、電流駆動力は重要ではなく、ホットキャリア劣化に対する耐性が重要となる。したがって、低電圧用として低抵抗のLDD領域を有するLDD構造のトランジスタを形成し、一方、高電圧用として高抵抗のLDD領域を有するLDD構造のトランジスタを形成すれば、最適な回路を構成することが可能となる。 In a low voltage transistor driven with a low voltage of about several volts, resistance to hot carrier deterioration is not so important, but rather a current driving capability for high-speed driving of the circuit is required. On the other hand, in a high voltage transistor driven with a high voltage of 10 V or more, high-frequency high-speed driving is not performed from the viewpoint of suppressing power consumption, so current driving capability is not important, and resistance to hot carrier degradation is important. Become. Therefore, if an LDD structure transistor having a low resistance LDD region is formed for a low voltage, and an LDD structure transistor having a high resistance LDD region is formed for a high voltage, an optimum circuit can be configured. Is possible.

それに対して、本実施形態のTFT10d及びTFT10eによれば、上述のように、フォトリソ工程を経ずに一回のドーピングによって、比較的高濃度に不純物がドーピングされた、すなわち、比較的低抵抗のLDD領域を有する低電圧トランジスタと、比較的低濃度に不純物がドーピングされた、すなわち、比較的高抵抗のLDD領域を有する高電圧トランジスタとを同時に形成することができる。 On the other hand, according to the TFT 10d and the TFT 10e of the present embodiment, as described above, impurities are doped at a relatively high concentration by a single doping without passing through a photolithography process, that is, a relatively low resistance. A low-voltage transistor having an LDD region and a high-voltage transistor doped with impurities at a relatively low concentration, that is, having a relatively high resistance LDD region can be formed at the same time.

なお、本実施形態においては、後述するように、フォトリソグラフィ法によるマスクLDD構造を主に説明するが、LDD構造としては、サイドウォールを形成したLDD構造、ソース・ドレイン領域の高濃度不純物領域をドーピングした後に、ゲート電極を細くする方法によって形成された自己整合型LDD構造等であってもよい。 In this embodiment, as will be described later, a mask LDD structure by a photolithography method will be mainly described. However, as the LDD structure, an LDD structure in which sidewalls are formed, a high-concentration impurity region in a source / drain region, and the like. A self-aligned LDD structure formed by a method of thinning the gate electrode after doping may be used.

以下に、本実施形態の半導体装置の製造方法について説明する。
図6(a)〜(d)及び図7(e)〜(h)は、製造工程中における実施形態1の半導体装置の構成を示す断面模式図である。
Below, the manufacturing method of the semiconductor device of this embodiment is demonstrated.
FIGS. 6A to 6D and FIGS. 7E to 7H are schematic cross-sectional views illustrating the configuration of the semiconductor device according to the first embodiment during the manufacturing process.

ここでは、図7(h)に示すように、上述のTFT10a、TFT10b、TFT10c、TFT10d及びTFT10eに加えて、TFT10fを同一基板11上に有する半導体装置について説明する。また、各TFT10a、10b、10c、10d、10e、10fをNチャネル型のTFTとした場合について主に説明する。 Here, as shown in FIG. 7H, a semiconductor device having a TFT 10f on the same substrate 11 in addition to the above-described TFT 10a, TFT 10b, TFT 10c, TFT 10d, and TFT 10e will be described. The case where the TFTs 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, and 10f are N-channel TFTs will be mainly described.

まず、TFT10fの構成について説明する。図8は、実施形態1の半導体装置の変形例の構成を示す断面模式図であり、GOLD構造を有する低電圧トランジスタを示す。TFT10fは、図8に示すように、ゲート電極14fに対向する領域内に位置するチャネル領域21fと、チャネル長方向におけるチャネル領域21fの両外側に配置された低濃度不純物領域22fと、チャネル領域21f及び低濃度不純物領域22f以外の領域に位置するソース・ドレイン領域23fとを有する半導体層20fをもつ。すなわち、低濃度不純物領域22fは、チャネル領域21fにチャネル長方向において隣接して配置され、ソース・ドレイン領域23fは、低濃度不純物領域22fにチャネル長方向において隣接して配置される。また、ソース・ドレイン領域23fは、配線16fと接触するコンタクト部24fを含む。低濃度不純物領域22fは、LDD領域として機能する。 First, the configuration of the TFT 10f will be described. FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a modified example of the semiconductor device of Embodiment 1, and shows a low-voltage transistor having a GOLD structure. As shown in FIG. 8, the TFT 10f includes a channel region 21f located in a region facing the gate electrode 14f, a low-concentration impurity region 22f disposed on both outer sides of the channel region 21f in the channel length direction, and a channel region 21f. And a semiconductor layer 20f having a source / drain region 23f located in a region other than the low concentration impurity region 22f. That is, the low concentration impurity region 22f is disposed adjacent to the channel region 21f in the channel length direction, and the source / drain region 23f is disposed adjacent to the low concentration impurity region 22f in the channel length direction. The source / drain region 23f includes a contact portion 24f in contact with the wiring 16f. The low concentration impurity region 22f functions as an LDD region.

また、TFT10fにおいて、第一絶縁膜12は、チャネル領域21f、低濃度不純物領域22f及びコンタクト部24fを除く領域に形成される。より具体的には、第一絶縁膜12は、TFT10fにおいて、基板11を平面視したときに、チャネル領域21f、低濃度不純物領域22f及びコンタクト部24fを含む島状の半導体層20fの内部領域を除く領域に形成される。また、第一絶縁膜12は、TFT10fにおいて、半導体層20fの端部を覆うように形成される。 In the TFT 10f, the first insulating film 12 is formed in a region excluding the channel region 21f, the low-concentration impurity region 22f, and the contact portion 24f. More specifically, the first insulating film 12 includes an inner region of the island-shaped semiconductor layer 20f including the channel region 21f, the low-concentration impurity region 22f, and the contact portion 24f when the substrate 11 is viewed in plan view in the TFT 10f. It is formed in the excluded area. The first insulating film 12 is formed so as to cover the end of the semiconductor layer 20f in the TFT 10f.

また、TFT10fにおいて、第二絶縁膜13は、少なくともチャネル領域21fと、低濃度不純物領域22fと、コンタクト部24fを除くソース・ドレイン領域23fとを含む領域に形成される。より好適には、第二絶縁膜13は、TFT10fにおいて、コンタクト部24fを除いて、半導体層20f及び第一絶縁膜12上に形成される。 In the TFT 10f, the second insulating film 13 is formed in a region including at least the channel region 21f, the low-concentration impurity region 22f, and the source / drain region 23f excluding the contact portion 24f. More preferably, in the TFT 10f, the second insulating film 13 is formed on the semiconductor layer 20f and the first insulating film 12 except for the contact portion 24f.

ゲート電極14fは、第二絶縁膜13を介して、チャネル領域21f及び低濃度不純物領域22fに対向して形成される。したがって、TFT10fにおいては、第二絶縁膜13がゲート絶縁膜として機能する。 The gate electrode 14f is formed to face the channel region 21f and the low concentration impurity region 22f with the second insulating film 13 interposed therebetween. Therefore, in the TFT 10f, the second insulating film 13 functions as a gate insulating film.

なお、TFT10fは、TFT10a等と同様に、その他、層間絶縁膜15と、コンタクト部24fに接続される配線16fと、ゲート電極14fに接続される配線17fとを有する。 Similar to the TFT 10a and the like, the TFT 10f includes an interlayer insulating film 15, a wiring 16f connected to the contact portion 24f, and a wiring 17f connected to the gate electrode 14f.

このように、TFT10fは、ゲート絶縁膜が第二絶縁膜13のみから構成される。また、TFT10fは、GOLD構造を有する。したがって、TFT10fは、TFT10aに比べて駆動スピードには劣るものの、非常に優れた信頼性と、ホットキャリア劣化に対する非常に優れた耐性とを有するとともに、短チャネル効果を非常に効果的に抑制することができる。また、TFT10fは、低電圧トランジスタに好適である。具体的には、TFT10fは、スイッチング回路等のように電流駆動力は必要であるが、ゲート及びソース間の電圧にオン状態とは逆の電圧が印加される場合、すなわちNチャネル型TFTでは負バイアス、Pチャネル型TFTでは正バイアスが印加される場合、シングルドレイン構造では信頼性に問題があるため、電流駆動力にも信頼性にも優れたTFT10fを好適に用いることができる。 As described above, in the TFT 10 f, the gate insulating film is composed only of the second insulating film 13. The TFT 10f has a GOLD structure. Accordingly, the TFT 10f is inferior in driving speed as compared with the TFT 10a, but has extremely excellent reliability and extremely excellent resistance to hot carrier deterioration, and suppresses the short channel effect very effectively. Can do. The TFT 10f is suitable for a low voltage transistor. Specifically, the TFT 10f requires a current driving force like a switching circuit or the like, but is negative when a voltage opposite to the ON state is applied to the voltage between the gate and the source, that is, in an N-channel TFT. When a positive bias is applied to the bias and P-channel TFTs, the single drain structure has a problem with reliability, and thus the TFT 10f having excellent current driving capability and reliability can be suitably used.

次に、TFT10a、TFT10b、TFT10c、TFT10d、TFT10e及びTFT10fを同一基板11上に有する本実施形態の半導体装置の製造方法について説明する。 Next, a method for manufacturing the semiconductor device of this embodiment having the TFT 10a, TFT 10b, TFT 10c, TFT 10d, TFT 10e, and TFT 10f on the same substrate 11 will be described.

まず、図6(a)に示すように、基板11の一方の主面上に、膜厚30〜100nm(好ましくは40〜50nm)の島状の半導体層(活性層)20a、半導体層(活性層)20b、半導体層(活性層)20c、半導体層(活性層)20d、半導体層(活性層)20e及び半導体層(活性層)20fを形成する。より詳細には、各半導体層20a、20b、20c、20d、20e、20fは、スパッタ法、LPCVD(Low Pressure CVD)法又はプラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法により非晶質構造を有する非晶質半導体膜を成膜した後、レーザーによる結晶化を行って得られた結晶質半導体膜をフォトリソ工程により所望の形状にパターニングすることによって形成される。半導体層20a、20b、20c、20d、20e、20fの材料は特に限定されないが、好ましくはシリコン、シリコンゲルマニウム(SiGe)合金等である。 First, as shown in FIG. 6A, on one main surface of the substrate 11, an island-shaped semiconductor layer (active layer) 20a having a film thickness of 30 to 100 nm (preferably 40 to 50 nm), a semiconductor layer (active layer) Layer) 20b, semiconductor layer (active layer) 20c, semiconductor layer (active layer) 20d, semiconductor layer (active layer) 20e, and semiconductor layer (active layer) 20f. More specifically, each of the semiconductor layers 20a, 20b, 20c, 20d, 20e, and 20f is amorphous having an amorphous structure by sputtering, LPCVD (Low Pressure CVD), or plasma CVD (Chemical Vapor Deposition). After the semiconductor film is formed, the crystalline semiconductor film obtained by performing crystallization with a laser is patterned into a desired shape by a photolithography process. The material of the semiconductor layers 20a, 20b, 20c, 20d, 20e, and 20f is not particularly limited, but is preferably silicon, silicon germanium (SiGe) alloy, or the like.

なお、各半導体層20a、20b、20c、20d、20e、20fの結晶化工程としては、ニッケル(Ni)等の触媒金属を非晶質半導体膜に塗布した後に、レーザー等による熱処理を行う固相成長工程を行ってもよい。これにより、連続粒界結晶シリコン膜(CGシリコン膜)を形成することができる。 The crystallization process of each of the semiconductor layers 20a, 20b, 20c, 20d, 20e, and 20f is a solid phase in which a catalytic metal such as nickel (Ni) is applied to an amorphous semiconductor film and then heat treatment is performed using a laser or the like. A growth process may be performed. Thereby, a continuous grain boundary crystal silicon film (CG silicon film) can be formed.

また、レーザーによる結晶化は、酸素が約20%含まれる大気雰囲気下において1回だけレーザーを照射する方法であってもよいし、大気雰囲気下におけるレーザー照射後に、窒素雰囲気下において再度レーザーを照射する方法であってもよい。後者の方法によれば、半導体層20a、20b、20c、20d、20e、20fの表面をより平坦化することができる。 Crystallization by laser may be a method of irradiating a laser only once in an air atmosphere containing about 20% of oxygen, or irradiating a laser again in a nitrogen atmosphere after laser irradiation in the air atmosphere. It may be a method to do. According to the latter method, the surfaces of the semiconductor layers 20a, 20b, 20c, 20d, 20e, and 20f can be further planarized.

なお、基板11の材質としては特に限定されず、ガラス基板、石英基板、シリコン基板、金属板又はステンレス板の表面に絶縁膜が形成された基板、処理温度に耐えうる耐熱性を有するプラスチック基板等が挙げられるが、なかでも、ガラス基板が好適である。また、基板11としては、液晶表示装置等の表示装置に用いられる基板が好適である。このように、本実施形態の半導体装置は、表示装置に備えられる半導体装置として好適であり、表示装置用基板に設けられる半導体装置として特に好適である。 The material of the substrate 11 is not particularly limited, and a glass substrate, a quartz substrate, a silicon substrate, a metal plate, a substrate having an insulating film formed on the surface of a stainless plate, a plastic substrate having heat resistance that can withstand the processing temperature, or the like. Among them, a glass substrate is preferable. The substrate 11 is preferably a substrate used for a display device such as a liquid crystal display device. Thus, the semiconductor device of this embodiment is suitable as a semiconductor device provided in a display device, and is particularly suitable as a semiconductor device provided on a substrate for a display device.

なお、基板11と各半導体層20a、20b、20c、20d、20e、20fとの間には下地層を形成してもよい。下地層としては、シリコンを含む絶縁膜(例えばSiO、SiN、SiNO)等を用いることができる。また、下地層は、絶縁膜の単層構造以外に、絶縁膜を2層以上積層させた構造を有してもよい。これにより、基板11としてガラス基板を用いた場合でも、基板11からのアルカリ金属元素をはじめとする不純物の拡散を防げるとともに、各TFT10a、10b、10c、10d、10e、10fの電気的特性のバラツキを低減することができる。A base layer may be formed between the substrate 11 and each of the semiconductor layers 20a, 20b, 20c, 20d, 20e, and 20f. As the base layer, an insulating film containing silicon (eg, SiO 2 , SiN, SiNO) or the like can be used. In addition to the single layer structure of the insulating film, the base layer may have a structure in which two or more insulating films are stacked. As a result, even when a glass substrate is used as the substrate 11, diffusion of impurities such as alkali metal elements from the substrate 11 can be prevented, and variations in electrical characteristics of the TFTs 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, and 10f can be prevented. Can be reduced.

次に、膜厚10〜70nm(好ましくは30〜50nm)の第一絶縁膜12を形成する。第一絶縁膜12としては、プラズマCVD法又はスパッタ法によって形成されたシリコンを含む絶縁膜(例えばSiO膜、SiN膜、SiNO膜)を用いることができる。なかでも、第一絶縁膜12としては、SiO膜が好適である。また、第一絶縁膜12は、単層構造の他、複数の絶縁材料からなる絶縁膜が2層以上積層された構造であってもよい。この場合、各半導体層20a、20b、20c、20d、20e、20fに接する層をSiO膜とすることが好ましい。このように各半導体層20a、20b、20c、20d、20e、20fとSiO膜とを順に積層することによって、各半導体層20a、20b、20c、20d、20e、20fをシリコン層とした場合に、第一絶縁膜12と各半導体層20a、20b、20c、20d、20e、20fとの界面における界面準位を低減することができるので、各TFT10a、10b、10c、10d、10e、10fの電気的特性を向上することができる。Next, a first insulating film 12 having a thickness of 10 to 70 nm (preferably 30 to 50 nm) is formed. As the first insulating film 12, an insulating film containing silicon (for example, a SiO 2 film, a SiN film, or a SiNO film) formed by a plasma CVD method or a sputtering method can be used. Among these, the first insulating film 12 is preferably a SiO 2 film. The first insulating film 12 may have a structure in which two or more insulating films made of a plurality of insulating materials are stacked in addition to a single layer structure. In this case, the layer in contact with each of the semiconductor layers 20a, 20b, 20c, 20d, 20e, and 20f is preferably an SiO 2 film. Thus the semiconductor layers 20a, 20b, 20c, 20d, 20e, by laminating a 20f and the SiO 2 film in this order, the semiconductor layers 20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f to the case of the silicon layer Since the interface state at the interface between the first insulating film 12 and each of the semiconductor layers 20a, 20b, 20c, 20d, 20e, and 20f can be reduced, the electrical properties of the TFTs 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, and 10f are reduced. Characteristics can be improved.

次に、各TFT10a、10b、10c、10d、10e、10fのしきい値電圧を制御する目的で各半導体層20a、20b、20c、20d、20e、20fの全面にボロン(B)等の不純物元素をイオン注入法によりドーピング(チャネルドーピング)する。より詳細には、Nチャネル型及びPチャネル型の両方のTFTに対して50kV、5×1012〜3×1013cm−2の条件でドーピングを行った後、Pチャネル型となるTFTの半導体層をレジストによりマスクした状態で、Nチャネル型となるTFTの半導体層に対して50kV、5×1012〜3×1013cm−2の条件でドーピングを行う。また、このときの各半導体層20a、20b、20c、20d、20e、20f中の不純物元素の濃度は、Nチャネル型となるTFTについては2×1016〜2×1017cm−3程度とし、Pチャネル型となるTFTについては1×1016〜1×1017cm−3程度とする。Next, an impurity element such as boron (B) is formed on the entire surface of each semiconductor layer 20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f for the purpose of controlling the threshold voltage of each TFT 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f. Is doped by ion implantation (channel doping). More specifically, after doping is performed on conditions of 50 kV and 5 × 10 12 to 3 × 10 13 cm −2 for both N-channel and P-channel TFTs, a semiconductor of a TFT that becomes a P-channel TFT In a state where the layer is masked with a resist, doping is performed on the N-channel TFT semiconductor layer under conditions of 50 kV and 5 × 10 12 to 3 × 10 13 cm −2 . At this time, the concentration of the impurity element in each of the semiconductor layers 20a, 20b, 20c, 20d, 20e, and 20f is about 2 × 10 16 to 2 × 10 17 cm −3 for an N-channel TFT, A TFT that is a P-channel type is about 1 × 10 16 to 1 × 10 17 cm −3 .

なお、TFT10a、10b、10c、10d、10e、10fのいずれかをPチャネル型のTFTとする場合には、上述のチャネルドーピングは、Nチャネル型となるTFTの半導体層に対してのみ行ってもよいし、Nチャネル型及びPチャネル型の両方のTFTの半導体層に対して行ってもよい。また、各半導体層20a、20b、20c、20d、20e、20fにおいてそれぞれ所望のしきい値電圧を得るために、半導体層20a、20b、20c、20d、20e、20f毎に適宜ドーピングを行うことによって、半導体層20a、20b、20c、20d、20e、20fにおける不純物元素の濃度を異ならしてもよい。更に、上述のチャネルドーピングは、第二絶縁膜13の形成後に行ってもよい。これにより、低電圧トランジスタとして好適なTFT10a、10e、10fのしきい値と、高電圧トランジスタとして好適なTFT10b、10c、10dのしきい値とを異ならせることができる。一方、低電圧トランジスタとして好適なTFT10a、10e、10fと、高電圧トランジスタとして好適なTFT10b、10c、10dとにおいて、チャネル領域の不純物濃度を同一とし、かつ最適ドーピング条件でチャネルドーピングを行う観点からは、チャネルドーピングは、上述のように、第一絶縁膜12の形成後、かつ第一絶縁膜12のパターニング前に行うことが好ましい。 When any of the TFTs 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, and 10f is a P-channel TFT, the above-described channel doping may be performed only on the semiconductor layer of the N-channel TFT. Alternatively, it may be performed on the semiconductor layers of both N-channel and P-channel TFTs. Further, in order to obtain a desired threshold voltage in each of the semiconductor layers 20a, 20b, 20c, 20d, 20e, and 20f, the semiconductor layers 20a, 20b, 20c, 20d, 20e, and 20f are each appropriately doped. The impurity elements in the semiconductor layers 20a, 20b, 20c, 20d, 20e, and 20f may have different concentrations. Further, the channel doping described above may be performed after the second insulating film 13 is formed. As a result, the threshold values of the TFTs 10a, 10e, and 10f suitable as low voltage transistors and the threshold values of the TFTs 10b, 10c, and 10d suitable as high voltage transistors can be made different. On the other hand, TFTs 10a, 10e, and 10f suitable as low voltage transistors and TFTs 10b, 10c, and 10d suitable as high voltage transistors have the same channel region impurity concentration and channel doping is performed under optimum doping conditions. As described above, the channel doping is preferably performed after the formation of the first insulating film 12 and before the patterning of the first insulating film 12.

次に、図6(b)に示すように、TFT10c、10fのチャネル領域となる領域と、TFT10c、10f以外のTFTの半導体層(半導体層20a、20b、20d、20e)とをレジスト31aによりマスクした状態で、TFT10cの低濃度不純物領域22c及びソース・ドレイン領域23cとなる領域と、TFT10fの低濃度不純物領域22f及びソース・ドレイン領域23fとなる領域とに、リン(P)等の不純物元素をイオン注入法により50kV、2×1013〜5×1013cm−2の条件でドーピング(GOLD構造用低濃度ドーピング)する。また、このときの半導体層20cの低濃度不純物領域22c及びソース・ドレイン領域23cとなる領域と、半導体層20fの低濃度不純物領域22f及びソース・ドレイン領域23fとなる領域とにおける不純物元素の濃度は、5×1017〜5×1018cm−3程度とする。これにより、GOLD構造を有するTFT10c、10fにおいてLDD領域として機能する低濃度不純物領域22c及び低濃度不純物領域22fが形成される。その後、レジスト31aを除去する。このように、GOLD構造用低濃度ドーピングと、後述するLDD構造用低濃度ドーピングとを別々に行うことにより、低濃度不純物領域22c及び低濃度不純物領域22fを最適濃度に設定することができる。Next, as shown in FIG. 6B, the regions serving as the channel regions of the TFTs 10c and 10f and the semiconductor layers (semiconductor layers 20a, 20b, 20d, and 20e) of the TFTs other than the TFTs 10c and 10f are masked with a resist 31a. In this state, an impurity element such as phosphorus (P) is added to the regions to be the low concentration impurity regions 22c and the source / drain regions 23c of the TFT 10c and the regions to be the low concentration impurity regions 22f and the source / drain regions 23f of the TFT 10f. Doping (low concentration doping for GOLD structure) is performed under the conditions of 50 kV and 2 × 10 13 to 5 × 10 13 cm −2 by ion implantation. At this time, the concentration of the impurity element in the region to be the low concentration impurity region 22c and the source / drain region 23c of the semiconductor layer 20c and the region to be the low concentration impurity region 22f and the source / drain region 23f of the semiconductor layer 20f is About 5 × 10 17 to 5 × 10 18 cm −3 . Thereby, the low concentration impurity region 22c and the low concentration impurity region 22f functioning as the LDD region are formed in the TFTs 10c and 10f having the GOLD structure. Thereafter, the resist 31a is removed. As described above, the low-concentration impurity region 22c and the low-concentration impurity region 22f can be set to optimum concentrations by separately performing the low-concentration doping for the GOLD structure and the low-concentration doping for the LDD structure described later.

なお、GOLD構造用低濃度ドーピングは、第二絶縁膜形成後に行ってもよい。これにより、GOLD構造を有するTFT10cのLDD領域(低濃度不純物領域22c)の抵抗値と、GOLD構造を有するTFT10fのLDD領域(低濃度不純物領域22f)の抵抗値とを異ならせることができる。 Note that the low concentration doping for the GOLD structure may be performed after the second insulating film is formed. As a result, the resistance value of the LDD region (low concentration impurity region 22c) of the TFT 10c having the GOLD structure can be made different from the resistance value of the LDD region (low concentration impurity region 22f) of the TFT 10f having the GOLD structure.

次に、図6(c)に示すように、レジスト31bをパターン形成した後、エッチングを行うことによって、第一絶縁膜12のパターニングを行う。これにより、TFT10a、10e、10fにおいて、半導体層20a、20e、20fの端部に重なる領域の第一絶縁膜12を残すとともに、チャネル領域21a、21e、21f、ソース・ドレイン領域23a、23e、23f及び低濃度不純物領域22e、22fとなる領域の第一絶縁膜12が除去される。また、TFT10b、10c、10dにおいて、半導体層20b、20c、20dの端部に重なる領域の第一絶縁膜12と、チャネル領域21b、21c、21d及び低濃度不純物領域22c、22dとなる領域の第一絶縁膜12とを残すとともに、ソース・ドレイン領域23b、23c、23dのコンタクト部24b、24c、24dとなる領域の第一絶縁膜12が除去される。また、フォソリソ工程によるレジスト31bのパターニング時に、フォトマスクのアライメントずれ及び/又はパターンの寸法ずれが発生した場合を考慮して、各半導体層20a、20b、20c、20d、20e、20fの端部に重なる第一絶縁膜12の端部が、各半導体層20a、20b、20c、20d、20e、20fの端部から0〜2μm(好ましくは0.5〜1μm)内側に位置するように、また、チャネル領域21bとなる領域上の第一絶縁膜12の端部が、ゲート電極14b(すなわち、チャネル領域21b)の端部から0〜2μm(好ましくは0.5〜1μm)外側に位置するように、第一絶縁膜12はパターニングされる。なお、第一絶縁膜12は、シングルドレイン構造、GOLD構造の場合にはゲート電極の端部から0〜2μm(好ましくは0.5〜1μm)外側に位置するように形成すればよく、LDD構造の場合には、ゲート電極の端部から0.5〜2μm(好ましくは1〜1.5μm)外側に位置するように形成すればよい。その後、レジスト31bを除去する。 Next, as shown in FIG. 6C, the first insulating film 12 is patterned by performing etching after patterning the resist 31b. As a result, in the TFTs 10a, 10e, and 10f, the first insulating film 12 in the region overlapping the end portions of the semiconductor layers 20a, 20e, and 20f is left, and the channel regions 21a, 21e, and 21f, and the source / drain regions 23a, 23e, and 23f are left. Then, the first insulating film 12 in the regions to be the low concentration impurity regions 22e and 22f is removed. In the TFTs 10b, 10c, and 10d, the first insulating film 12 in the region overlapping with the end portions of the semiconductor layers 20b, 20c, and 20d, and the first regions in the regions that become the channel regions 21b, 21c, and 21d and the low-concentration impurity regions 22c and 22d. The one insulating film 12 is left, and the first insulating film 12 in the regions to be the contact portions 24b, 24c, 24d of the source / drain regions 23b, 23c, 23d is removed. In consideration of the case where misalignment of the photomask and / or misalignment of the pattern occurs during the patterning of the resist 31b by the photolithography process, the end portions of the semiconductor layers 20a, 20b, 20c, 20d, 20e, and 20f are taken into consideration. The end portion of the overlapping first insulating film 12 is positioned on the inner side of 0 to 2 μm (preferably 0.5 to 1 μm) from the end portion of each semiconductor layer 20a, 20b, 20c, 20d, 20e, and 20f. The end portion of the first insulating film 12 on the region to be the channel region 21b is positioned outside by 0 to 2 μm (preferably 0.5 to 1 μm) from the end portion of the gate electrode 14b (that is, the channel region 21b). The first insulating film 12 is patterned. In the case of a single drain structure or a GOLD structure, the first insulating film 12 may be formed so as to be positioned outside the end of the gate electrode by 0 to 2 μm (preferably 0.5 to 1 μm). In this case, the gate electrode may be formed so as to be located outside by 0.5 to 2 μm (preferably 1 to 1.5 μm) from the end of the gate electrode. Thereafter, the resist 31b is removed.

なお、各半導体層20a、20b、20c、20d、20e、20fの端部に重なる領域の第一絶縁膜12は、図2で示したように、チャネル幅方向における各半導体層20a、20b、20c、20d、20e、20fの端部にだけ重なっていてもよい。 Note that the first insulating film 12 in the region overlapping the end portions of the semiconductor layers 20a, 20b, 20c, 20d, 20e, and 20f is formed in the semiconductor layers 20a, 20b, and 20c in the channel width direction as shown in FIG. , 20d, 20e, and 20f may be overlapped only on the ends.

次に、図6(d)に示すように、基板11上の全面に、膜厚10〜70nm(好ましくは30〜50nm)の第二絶縁膜13を形成する。第二絶縁膜13としては、プラズマCVD法又はスパッタ法によって形成されたシリコンを含む絶縁膜(例えばSiO膜、SiN膜、SiNO膜)を用いることができる。なかでも、第二絶縁膜13としては、SiO膜が好適である。また、第二絶縁膜13は、単層構造の他、複数の絶縁材料からなる絶縁膜が2層以上積層された構造であってもよい。この場合、各半導体層20a、20b、20c、20d、20e、20fに接する層をSiO膜とすることが好ましい。このように各半導体層20a、20b、20c、20d、20e、20fとSiO膜とを順に積層することによって、第一絶縁膜12の場合と同様に、各TFT10a、10b、10c、10d、10e、10fの電気的特性を向上することができる。Next, as shown in FIG. 6D, a second insulating film 13 having a thickness of 10 to 70 nm (preferably 30 to 50 nm) is formed on the entire surface of the substrate 11. As the second insulating film 13, an insulating film containing silicon (for example, a SiO 2 film, a SiN film, or a SiNO film) formed by a plasma CVD method or a sputtering method can be used. Among these, as the second insulating film 13, a SiO 2 film is suitable. The second insulating film 13 may have a structure in which two or more insulating films made of a plurality of insulating materials are stacked in addition to a single layer structure. In this case, the layer in contact with each of the semiconductor layers 20a, 20b, 20c, 20d, 20e, and 20f is preferably an SiO 2 film. In this manner, the respective semiconductor layers 20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f and the SiO 2 film are laminated in order, so that the TFTs 10a, 10b, 10c, 10d, 10e are formed as in the case of the first insulating film 12. The electrical characteristics of 10f can be improved.

次に、膜厚200〜600nm(好ましくは300〜400nm)の導電膜をスパッタ法により形成した後、フォトリソ工程により導電膜を所望の形状にパターニングすることによって、図7(e)に示すように、ゲート電極14a、14b、14c、14d、14e、14fを形成する。このとき、ゲート電極14aは、チャネル領域21aとなる領域に対向して形成され、ゲート電極14bは、チャネル領域21bとなる領域に対向して形成され、ゲート電極14cは、チャネル領域21c及び低濃度不純物領域22cとなる領域に対向して形成され、ゲート電極14dは、チャネル領域21dとなる領域に対向して形成され、ゲート電極14eは、チャネル領域21eとなる領域に対向して形成され、ゲート電極14fは、チャネル領域21f及び低濃度不純物領域22fとなる領域に対向して形成される。各ゲート電極14a、14b、14c、14d、14e、14fの材料としては、タンタル(Ta)、タングステン(W)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)等の高融点金属、又は、これら高融点金属を主成分とする合金材料若しくは化合物材料等が好適である。また、高融点金属を主成分とする化合物としては、窒化物が好適である。なお、各ゲート電極14a、14b、14c、14d、14e、14fは、これらの材料を用いて形成された導電膜が積層された構造であってもよい。 Next, after forming a conductive film having a film thickness of 200 to 600 nm (preferably 300 to 400 nm) by sputtering, the conductive film is patterned into a desired shape by a photolithography process, as shown in FIG. Gate electrodes 14a, 14b, 14c, 14d, 14e, and 14f are formed. At this time, the gate electrode 14a is formed to face the region to be the channel region 21a, the gate electrode 14b is formed to face the region to be the channel region 21b, and the gate electrode 14c is formed from the channel region 21c and the low concentration. The gate electrode 14d is formed to face the region to be the channel region 21d, the gate electrode 14e is formed to face the region to be the channel region 21e, and is formed to face the region to be the impurity region 22c. The electrode 14f is formed so as to face a region that becomes the channel region 21f and the low-concentration impurity region 22f. The material of each gate electrode 14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f is a refractory metal such as tantalum (Ta), tungsten (W), titanium (Ti), molybdenum (Mo), or these refractory metals. An alloy material or a compound material containing as a main component is suitable. In addition, a nitride is suitable as the compound mainly composed of a refractory metal. Each gate electrode 14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f may have a structure in which conductive films formed using these materials are stacked.

続いて、各ゲート電極14a、14b、14c、14d、14e、14fをマスクとして各半導体層20a、20b、20c、20d、20e、20fに自己整合的にリン(P)等の不純物をイオン注入法により70kV、1×1013〜3×1013cm−2の条件でドーピング(LDD構造用低濃度ドーピング)する。また、このときの半導体層20aのソース・ドレイン領域23aとなる領域と、半導体層20bのソース・ドレイン領域23bとなる領域と、半導体層20cのソース・ドレイン領域23cとなる領域と、半導体層20dの低濃度不純物領域22d及びソース・ドレイン領域23dとなる領域と、半導体層20eの低濃度不純物領域22e及びソース・ドレイン領域23eとなる領域と、半導体層20fのソース・ドレイン領域23fとなる領域とにおける不純物元素の濃度は、1×1017〜1×1018cm−3程度とする。これにより、LDD構造を有するTFT10d、10eにおいてLDD領域として機能する低濃度不純物領域22d及び低濃度不純物領域22eが形成される。Subsequently, an impurity such as phosphorus (P) is ion-implanted into each semiconductor layer 20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f in a self-aligning manner using each gate electrode 14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f as a mask. Then, doping (low concentration doping for LDD structure) is performed under conditions of 70 kV and 1 × 10 13 to 3 × 10 13 cm −2 . At this time, the region to be the source / drain region 23a of the semiconductor layer 20a, the region to be the source / drain region 23b of the semiconductor layer 20b, the region to be the source / drain region 23c of the semiconductor layer 20c, and the semiconductor layer 20d A region to be the low concentration impurity region 22d and the source / drain region 23d, a region to be the low concentration impurity region 22e and the source / drain region 23e of the semiconductor layer 20e, and a region to be the source / drain region 23f of the semiconductor layer 20f. The concentration of the impurity element in is about 1 × 10 17 to 1 × 10 18 cm −3 . Thereby, the low concentration impurity region 22d and the low concentration impurity region 22e functioning as an LDD region are formed in the TFTs 10d and 10e having the LDD structure.

次に、図7(f)に示すように、TFT10d、10eのLDD領域となる領域の半導体層20d、20eをレジスト31cによりマスクした状態で、各半導体層20a、20b、20c、20d、20e、20fにリン(P)等の不純物をイオン注入法により40kV、5×1015〜1×1016cm−2の条件でドーピング(ソース・ドレイン用高濃度ドーピング)する。また、このときの半導体層20aのソース・ドレイン領域23aとなる領域と、半導体層20bのソース・ドレイン領域23bとなる領域と、半導体層20cのソース・ドレイン領域23cとなる領域と、半導体層20dのソース・ドレイン領域23dとなる領域と、半導体層20eのソース・ドレイン領域23eとなる領域と、半導体層20fのソース・ドレイン領域23fとなる領域とにおける不純物元素の濃度は、1×1019〜1×1020cm−3程度とする。これにより、LDD領域として機能する低濃度不純物領域22c、22d、22e、22fが形成される。また、ソース・ドレイン領域として機能する高濃度不純物領域23a、23b、23c、23d、23e、23fが形成される。このとき、TFT10b、10c、10dについて、第一絶縁膜12及び第二絶縁膜13を介して不純物がドープされた領域は、上述のように、不純物のドーピング量が少ない低ドーズ領域となるが、この低ドーズ領域の抵抗値は、LDD領域として機能する低濃度不純物領域22cや低濃度不純物領域22dの抵抗値に比べて小さいため、この低ドーズ領域は、TFT10b、10c、10dの電流駆動力には影響を及ぼさない。Next, as shown in FIG. 7F, the semiconductor layers 20a, 20b, 20c, 20d, 20e, in the state where the semiconductor layers 20d, 20e in the regions to be the LDD regions of the TFTs 10d, 10e are masked with a resist 31c. 20f is doped with impurities such as phosphorus (P) under the conditions of 40 kV and 5 × 10 15 to 1 × 10 16 cm −2 by ion implantation (high concentration doping for source and drain). At this time, the region to be the source / drain region 23a of the semiconductor layer 20a, the region to be the source / drain region 23b of the semiconductor layer 20b, the region to be the source / drain region 23c of the semiconductor layer 20c, and the semiconductor layer 20d The concentration of the impurity element in the region to be the source / drain region 23d, the region to be the source / drain region 23e of the semiconductor layer 20e, and the region to be the source / drain region 23f of the semiconductor layer 20f is 1 × 10 19 to. It is set to about 1 × 10 20 cm −3 . Thereby, low-concentration impurity regions 22c, 22d, 22e, and 22f that function as LDD regions are formed. In addition, high concentration impurity regions 23a, 23b, 23c, 23d, 23e, and 23f that function as source / drain regions are formed. At this time, in the TFTs 10b, 10c, and 10d, the regions doped with impurities through the first insulating film 12 and the second insulating film 13 are low-dose regions with a small impurity doping amount as described above. Since the resistance value of the low dose region is smaller than the resistance values of the low concentration impurity region 22c and the low concentration impurity region 22d functioning as the LDD region, the low dose region has a current driving force of the TFTs 10b, 10c, and 10d. Has no effect.

なお、TFT10a、10b、10c、10d、10e、10fのいずれかをPチャネル型のTFTとする場合には、Pチャネル型となるTFTの半導体層をマスクした状態で、Nチャネル型となるTFTの半導体層のソース・ドレイン領域となる領域に対して高濃度ドーピングを行う工程と、Nチャネル型となるTFTの半導体層をマスクした状態で、Pチャネル型となるTFTのソース・ドレイン領域となる領域に対して高濃度ドーピングを行う工程とを行えばよい。 Note that when any of the TFTs 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, and 10f is a P-channel TFT, the N-channel TFT is masked in a state where the semiconductor layer of the P-channel TFT is masked. A region that becomes a source / drain region of a TFT that becomes a P-channel type in a state in which a region that becomes a source / drain region of the semiconductor layer is heavily doped and a semiconductor layer of the TFT that becomes an N-channel type is masked And a step of performing high concentration doping.

また、ここでは、各ソース・ドレイン領域23a、23b、23c、23d、23e、23fはそれぞれ、単極性の不純物しかドーピングされていないが、半導体層20a、20b、20c、20d、20e、20fとしてCGシリコン膜を形成した場合には、Ni等の触媒金属をゲッタリングするために、半導体層20a、20b、20c、20d、20e、20fの端部又は半導体層20a、20b、20c、20d、20e、20fのコンタクト部24a、24b、24c、24d、24e、24f以外のTFT特性に影響を及ぼさない領域に逆極性の不純物をドーピングしてもよい。 Here, the source / drain regions 23a, 23b, 23c, 23d, 23e, and 23f are doped only with unipolar impurities, but CG is used as the semiconductor layers 20a, 20b, 20c, 20d, 20e, and 20f. In the case of forming a silicon film, in order to getter a catalytic metal such as Ni, end portions of the semiconductor layers 20a, 20b, 20c, 20d, 20e, and 20f or the semiconductor layers 20a, 20b, 20c, 20d, 20e, A region having no influence on TFT characteristics other than the contact portions 24a, 24b, 24c, 24d, 24e, and 24f of 20f may be doped with an impurity having a reverse polarity.

次に、基板11上の全面に、膜厚0.5〜1.5μm(好ましくは0.7〜1.0μm)の層間絶縁膜15を形成する。層間絶縁膜15としては、プラズマCVD法又はスパッタ法によって形成されたシリコンを含む絶縁膜(例えばSiO膜、SiN膜、SiNO膜)を用いることができる。なお、層間絶縁膜15は、絶縁膜の単層構造の他、絶縁膜が2層以上積層された構造であってもよい。なかでも、層間絶縁膜15としては、基板11側から膜厚0.2〜0.4μmの水素を含有する窒化シリコン(SiN:H)膜と、膜厚0.4〜0.6μmのSiO膜とが積層された積層膜が好適である。この後、基板11全体を400〜450℃で0.5〜1時間程度に加熱することによって各半導体層20a、20b、20c、20d、20e、20fの水素化及び活性化を行う。このとき、窒化シリコン膜に含まれる水素は、各半導体層20a、20b、20c、20d、20e、20f中に拡散し、各半導体層20a、20b、20c、20d、20e、20f中のダングリングボンドを終端する。このように、水素を含有する窒化シリコン膜を用いることによって、各半導体層20a、20b、20c、20d、20e、20fの水素化を効果的に行うことができる。そして、フォトリソ工程により、図7(g)に示すように、各ソース・ドレイン領域23a、23b、23c、23d、23e、23fと、各ゲート電極14a、14b、14c、14d、14e、14fとに対応して層間絶縁膜15及び第二絶縁膜13にコンタクトホールを形成する。Next, an interlayer insulating film 15 having a film thickness of 0.5 to 1.5 μm (preferably 0.7 to 1.0 μm) is formed on the entire surface of the substrate 11. As the interlayer insulating film 15, an insulating film containing silicon (for example, a SiO 2 film, a SiN film, or a SiNO film) formed by a plasma CVD method or a sputtering method can be used. The interlayer insulating film 15 may have a structure in which two or more insulating films are stacked in addition to a single-layer structure of the insulating film. In particular, the interlayer insulating film 15 includes a silicon nitride (SiN: H) film containing hydrogen having a thickness of 0.2 to 0.4 μm and a SiO 2 film having a thickness of 0.4 to 0.6 μm from the substrate 11 side. A laminated film in which films are laminated is preferable. Thereafter, the semiconductor substrate 20a, 20b, 20c, 20d, 20e, and 20f are hydrogenated and activated by heating the entire substrate 11 at 400 to 450 ° C. for about 0.5 to 1 hour. At this time, hydrogen contained in the silicon nitride film diffuses into the semiconductor layers 20a, 20b, 20c, 20d, 20e, and 20f, and dangling bonds in the semiconductor layers 20a, 20b, 20c, 20d, 20e, and 20f. Terminate. As described above, by using a silicon nitride film containing hydrogen, the semiconductor layers 20a, 20b, 20c, 20d, 20e, and 20f can be effectively hydrogenated. Then, by the photolithography process, as shown in FIG. 7G, each source / drain region 23a, 23b, 23c, 23d, 23e, 23f and each gate electrode 14a, 14b, 14c, 14d, 14e, 14f are formed. Correspondingly, contact holes are formed in the interlayer insulating film 15 and the second insulating film 13.

なお、各半導体層20a、20b、20c、20d、20e、20fの水素化及び活性化工程は、コンタクトホール形成後に行ってもよい。 In addition, the hydrogenation and activation process of each semiconductor layer 20a, 20b, 20c, 20d, 20e, and 20f may be performed after the contact hole is formed.

最後に、膜厚400〜1000nm(好ましくは600〜800nm)の導電膜をスパッタ法により形成した後、フォトリソ工程により導電膜を所望の形状にパターニングすることによって、図7(h)に示すように、各配線16a、17a、16b、17b、16c、17c、16d、17d、16e、17e、16f、17fを形成する。これにより、本実施形態の半導体装置を完成することができる。なお、各配線16a、17a、16b、17b、16c、17c、16d、17d、16e、17e、16f、17fの材料としては、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、銀(Ag)等の低抵抗金属、又は、これら低抵抗金属を主成分とする合金材料若しくは化合物材料等が好適である。また、各配線16a、17a、16b、17b、16c、17c、16d、17d、16e、17e、16f、17fは、これらの材料を用いて形成された導電膜が積層された構造であってもよい。 Finally, after a conductive film having a film thickness of 400 to 1000 nm (preferably 600 to 800 nm) is formed by sputtering, the conductive film is patterned into a desired shape by a photolithography process, as shown in FIG. The wirings 16a, 17a, 16b, 17b, 16c, 17c, 16d, 17d, 16e, 17e, 16f, and 17f are formed. Thereby, the semiconductor device of this embodiment can be completed. The wirings 16a, 17a, 16b, 17b, 16c, 17c, 16d, 17d, 16e, 17e, 16f, and 17f are made of a low resistance material such as aluminum (Al), copper (Cu), or silver (Ag). A metal or an alloy material or a compound material mainly composed of these low resistance metals is preferable. Further, each of the wirings 16a, 17a, 16b, 17b, 16c, 17c, 16d, 17d, 16e, 17e, 16f, and 17f may have a structure in which conductive films formed using these materials are stacked. .

なお、各配線16a、17a、16b、17b、16c、17c、16d、17d、16e、17e、16f、17fの形成後に、必要に応じて、多層配線構造を形成したり、樹脂膜及び/又はシリコン窒化膜により保護膜を形成したりしてもよい。 In addition, after the formation of each wiring 16a, 17a, 16b, 17b, 16c, 17c, 16d, 17d, 16e, 17e, 16f, and 17f, a multilayer wiring structure is formed as needed, a resin film and / or silicon A protective film may be formed by a nitride film.

以上説明したように、本実施形態の半導体装置の製造方法によれば、性能及び信頼性に優れた各TFT10a、10b、10c、10d、10e、10fを同一基板11上に有する半導体装置を製造することができる。 As described above, according to the method for manufacturing a semiconductor device of this embodiment, a semiconductor device having the TFTs 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, and 10f having excellent performance and reliability on the same substrate 11 is manufactured. be able to.

以下に、本実施形態の別の半導体装置の製造方法について説明する。
図9(a)〜(e)及び図10(f)〜(j)は、製造工程中における実施形態1の半導体装置の変形例の構成を示す断面模式図である。
Hereinafter, another method for manufacturing the semiconductor device of this embodiment will be described.
FIGS. 9A to 9E and FIGS. 10F to 10J are schematic cross-sectional views illustrating configurations of modified examples of the semiconductor device of the first embodiment during the manufacturing process.

ここでは、図10(j)に示すように、上述のTFT10dと同様の構成を有するTFT10d/n及びTFT10d/pについて説明する。ただし、TFT10d/nは、Nチャネル型であり、TFT10d/pは、Pチャネル型である。 Here, as shown in FIG. 10J, a TFT 10d / n and a TFT 10d / p having the same configuration as the above-described TFT 10d will be described. However, the TFT 10d / n is an N-channel type, and the TFT 10d / p is a P-channel type.

まず、図9(a)に示すように、上述の方法と同様に、基板11の一方の主面上に、膜厚30〜100nm(好ましくは40〜50nm)の島状の半導体層(活性層)20d/n及び半導体層(活性層)20d/pを形成する。 First, as shown in FIG. 9A, in the same manner as described above, an island-shaped semiconductor layer (active layer) having a film thickness of 30 to 100 nm (preferably 40 to 50 nm) is formed on one main surface of the substrate 11. ) 20 d / n and a semiconductor layer (active layer) 20 d / p are formed.

次に、上述の方法と同様に、膜厚10〜70nm(好ましくは30〜50nm)の第一絶縁膜12を形成する。 Next, the first insulating film 12 having a thickness of 10 to 70 nm (preferably 30 to 50 nm) is formed in the same manner as described above.

次に、各TFT10d/n、10d/pのしきい値電圧を制御する目的で各半導体層20d/n、20d/pの全面にボロン(B)等の不純物元素をイオン注入法によりドーピング(チャネルドーピング)する。より詳細には、半導体層20d/n、20d/pに対して50kV、5×1012〜3×1013cm−2の条件でドーピングを行った後、半導体層20d/pをマスクした状態で、半導体層20d/nに対して50kV、5×1012〜3×1013cm−2の条件でドーピングを行う。また、このときの半導体層20d/n中の不純物元素の濃度は、2×1016〜2×1017cm−3程度とし、半導体層20d/p中の不純物元素の濃度は、1×1016〜1×1017cm−3程度とする。Next, for the purpose of controlling the threshold voltages of the TFTs 10d / n and 10d / p, an impurity element such as boron (B) is doped by ion implantation on the entire surface of the semiconductor layers 20d / n and 20d / p (channels). Doping). More specifically, the semiconductor layers 20d / n and 20d / p are doped under conditions of 50 kV and 5 × 10 12 to 3 × 10 13 cm −2 , and then the semiconductor layers 20d / p are masked. The doping is performed on the semiconductor layer 20 d / n under the conditions of 50 kV and 5 × 10 12 to 3 × 10 13 cm −2 . At this time, the concentration of the impurity element in the semiconductor layer 20d / n is about 2 × 10 16 to 2 × 10 17 cm −3, and the concentration of the impurity element in the semiconductor layer 20d / p is 1 × 10 16. It is set to about ˜1 × 10 17 cm −3 .

なお、上述のチャネルドーピングは、半導体層20d/nに対してのみ行ってもよいし、半導体層20d/n及び半導体層20d/pに対して行ってもよい。また、各半導体層20d/n、20d/pにおいてそれぞれ所望のしきい値電圧を得るために、半導体層20d/n、20d/p毎に適宜ドーピングを行うことによって、半導体層20d/n、20d/pにおける不純物元素の濃度を異ならしてもよい。更に、基板11上にTFT10d/n、10d/pに加えて低電圧トランジスタを形成する場合には、上述のチャネルドーピングは、第二絶縁膜13の形成後に行ってもよい。これにより、高電圧トランジスタとして好適なTFT10d/n、10d/pのしきい値と、低電圧トランジスタのしきい値とを異ならせることができる。一方、低電圧トランジスタと、高電圧トランジスタとして好適なTFT10d/n、10d/pとにおいて、チャネル領域の不純物濃度を同一とし、かつ最適ドーピング条件でチャネルドーピングを行う観点からは、チャネルドーピングは、上述のように、第一絶縁膜12の形成後、かつ第一絶縁膜12のパターニング前に行うことが好ましい。 Note that the above-described channel doping may be performed only on the semiconductor layer 20d / n, or may be performed on the semiconductor layer 20d / n and the semiconductor layer 20d / p. Further, in order to obtain a desired threshold voltage in each of the semiconductor layers 20d / n and 20d / p, the semiconductor layers 20d / n and 20d are appropriately doped for each of the semiconductor layers 20d / n and 20d / p. The concentration of the impurity element at / p may be different. Further, in the case where a low voltage transistor is formed on the substrate 11 in addition to the TFTs 10 d / n and 10 d / p, the above-described channel doping may be performed after the second insulating film 13 is formed. As a result, the threshold values of the TFTs 10d / n and 10d / p, which are suitable as high voltage transistors, can be made different from the threshold values of the low voltage transistors. On the other hand, in the low voltage transistor and the TFTs 10d / n and 10d / p suitable as the high voltage transistor, the channel region has the same impurity concentration in the channel region and the channel doping is performed as described above from the viewpoint of performing the channel doping under the optimum doping conditions. As described above, the first insulating film 12 is preferably formed and before the first insulating film 12 is patterned.

次に、図9(b)に示すように、GOLD構造を有するTFTのLDD領域を形成するために、半導体層20d/n、20d/pをレジスト31dによりマスクした状態で、GOLD構造を有するTFTの半導体層にリン(P)等の不純物元素をイオン注入法により50kV、2×1013〜5×1013cm−2の条件でドーピング(GOLD構造用低濃度ドーピング)する。また、このときのGOLD構造を有するTFTの半導体層における低濃度不純物領域及びソース・ドレイン領域となる領域中の不純物元素の濃度は、5×1017〜5×1018cm−3程度とする。その後、レジスト31aを除去する。Next, as shown in FIG. 9B, in order to form the LDD region of the TFT having the GOLD structure, the TFT having the GOLD structure in a state where the semiconductor layers 20d / n and 20d / p are masked by the resist 31d. The semiconductor layer is doped with an impurity element such as phosphorus (P) under the conditions of 50 kV and 2 × 10 13 to 5 × 10 13 cm −2 by ion implantation (low concentration doping for GOLD structure). At this time, the concentration of the impurity element in the low concentration impurity region and the source / drain region in the semiconductor layer of the TFT having the GOLD structure is about 5 × 10 17 to 5 × 10 18 cm −3 . Thereafter, the resist 31a is removed.

なお、GOLD構造用低濃度ドーピングは、第二絶縁膜形成後に行ってもよい。これにより、GOLD構造を有する高電圧トランジスタのLDD領域の抵抗値と、GOLD構造を有する低電圧トランジスタのLDD領域の抵抗値とを異ならせることができる。また、基板11上にGOLD構造を有するTFTを形成しない場合には、この工程は省略すればよい。 Note that the low concentration doping for the GOLD structure may be performed after the second insulating film is formed. As a result, the resistance value of the LDD region of the high voltage transistor having the GOLD structure can be made different from the resistance value of the LDD region of the low voltage transistor having the GOLD structure. In the case where a TFT having a GOLD structure is not formed on the substrate 11, this step may be omitted.

次に、図9(c)に示すように、上述のTFT10dの場合と同様に、レジスト31eをパターン形成した後、エッチングを行うことによって、第一絶縁膜12のパターニングを行う。その後、レジスト31eを除去する。 Next, as shown in FIG. 9C, similarly to the case of the TFT 10d described above, after the resist 31e is patterned, the first insulating film 12 is patterned by etching. Thereafter, the resist 31e is removed.

次に、図9(d)に示すように、上述の方法と同様に、膜厚10〜70nm(好ましくは30〜50nm)の第二絶縁膜13を形成する。 Next, as shown in FIG. 9D, the second insulating film 13 having a film thickness of 10 to 70 nm (preferably 30 to 50 nm) is formed in the same manner as described above.

次に、上述の方法と同様に、膜厚200〜600nm(好ましくは300〜400nm)の導電膜をスパッタ法により形成した後、フォトリソ工程により導電膜を所望の形状にパターニングすることによって、図9(e)に示すように、ゲート電極14d/n、14d/pを形成する。このとき、ゲート電極14d/pは、チャネル領域21d/pとなる領域に対向して形成され、ゲート電極14d/nは、チャネル領域21d/nとなる領域に対向して形成される。 Next, similarly to the above-described method, a conductive film having a film thickness of 200 to 600 nm (preferably 300 to 400 nm) is formed by a sputtering method, and then the conductive film is patterned into a desired shape by a photolithography process, whereby FIG. As shown in (e), gate electrodes 14d / n and 14d / p are formed. At this time, the gate electrode 14d / p is formed to face the region to be the channel region 21d / p, and the gate electrode 14d / n is formed to face the region to be the channel region 21d / n.

続いて、各ゲート電極14d/n、14d/pをマスクとして各半導体層20d/n、14d/pに自己整合的にリン(P)等の不純物をイオン注入法により70kV、1×1013〜3×1013cm−2の条件でドーピング(第一のLDD構造用低濃度ドーピング)する。また、このときの半導体層20d/nの低濃度不純物領域22d/n及びソース・ドレイン領域23d/nとなる領域における不純物元素の濃度は、1×1017〜1×1018cm−3程度とする。これにより、TFT10d/nにおいてLDD領域として機能する低濃度不純物領域22d/nが形成される。なお、このとき、半導体層20d/pの低濃度不純物領域22d/p及びソース・ドレイン領域23d/pとなる領域も同様にドーピングされる。Subsequently, using the gate electrodes 14d / n and 14d / p as a mask, impurities such as phosphorus (P) are self-aligned to the semiconductor layers 20d / n and 14d / p by an ion implantation method to 70 kV, 1 × 10 13 to Doping is performed under the condition of 3 × 10 13 cm −2 (first low concentration doping for LDD structure). At this time, the concentration of the impurity element in the low concentration impurity region 22d / n and the source / drain region 23d / n of the semiconductor layer 20d / n is about 1 × 10 17 to 1 × 10 18 cm −3. To do. Thereby, a low concentration impurity region 22d / n functioning as an LDD region is formed in the TFT 10d / n. At this time, the regions to be the low-concentration impurity regions 22d / p and the source / drain regions 23d / p of the semiconductor layer 20d / p are similarly doped.

次に、図10(f)に示すように、半導体層20d/nをレジスト31fによりマスクした状態で、半導体層20d/pにボロン(B)等の不純物をイオン注入法によりドーピング(第二のLDD構造用低濃度ドーピング)する。この第二のLDD構造用低濃度ドーピングでは、先の第一のLDD構造用低濃度ドーピングにおいてドーピングされた不純物(リン)を打ち消す必要がある。したがって、第二のLDD構造用低濃度ドーピングでは、第一のLDD構造用低濃度ドーピングにおける不純物の2倍程度の濃度で不純物(ボロン)をドーピングする。より具体的には、第二のLDD構造用低濃度ドーピングは、50kV、2×1013〜6×1013cm−2の条件で行われる。また、このときの半導体層20d/pの低濃度不純物領域22d/p及びソース・ドレイン領域23d/pとなる領域における不純物元素の濃度は、1×1017〜1×1018cm−3程度とする。これにより、TFT10d/pにおいてLDD領域として機能する低濃度不純物領域22d/pが形成される。その後、レジスト31fを除去する。Next, as shown in FIG. 10F, in a state where the semiconductor layer 20d / n is masked with the resist 31f, an impurity such as boron (B) is doped into the semiconductor layer 20d / p by an ion implantation method (second second). Low concentration doping for LDD structure). In the second low concentration doping for the LDD structure, it is necessary to cancel the impurities (phosphorus) doped in the first low concentration doping for the LDD structure. Therefore, in the second low concentration doping for the LDD structure, the impurity (boron) is doped at a concentration about twice that of the first low concentration doping for the LDD structure. More specifically, the second low concentration doping for the LDD structure is performed under conditions of 50 kV and 2 × 10 13 to 6 × 10 13 cm −2 . At this time, the concentration of the impurity element in the regions to be the low-concentration impurity regions 22d / p and the source / drain regions 23d / p of the semiconductor layer 20d / p is about 1 × 10 17 to 1 × 10 18 cm −3. To do. Thereby, a low concentration impurity region 22d / p that functions as an LDD region is formed in the TFT 10d / p. Thereafter, the resist 31f is removed.

なお、ここでは、TFT10d/nのLDD領域の形成を先に行ったが、TFT10d/pのLDD領域の形成を先に行ってもよい。 Here, the LDD region of the TFT 10d / n is formed first, but the LDD region of the TFT 10d / p may be formed first.

次に、図10(g)に示すように、TFT10d/pと、TFT10d/nのLDD領域となる領域の半導体層20d/nとをレジスト31gによりマスクした状態で、半導体層20d/nにリン(P)等の不純物をイオン注入法により40kV、5×1015〜1×1016cm−2の条件でドーピング(第一のソース・ドレイン用高濃度ドーピング)する。また、このときの半導体層20d/nのソース・ドレイン領域23d/nとなる領域における不純物元素の濃度は、1×1019〜1×1020cm−3程度とする。これにより、LDD領域として機能する低濃度不純物領域22d/nが形成される。また、ソース・ドレイン領域として機能する高濃度不純物領域23d/nが形成される。その後、レジスト31gを除去する。Next, as shown in FIG. 10 (g), the TFT 10d / p and the semiconductor layer 20d / n in the region to be the LDD region of the TFT 10d / n are masked with a resist 31g, and the semiconductor layer 20d / n is phosphorusated. Impurities such as (P) are doped by ion implantation under the conditions of 40 kV and 5 × 10 15 to 1 × 10 16 cm −2 (first high concentration doping for source / drain). At this time, the concentration of the impurity element in the region to be the source / drain region 23d / n of the semiconductor layer 20d / n is about 1 × 10 19 to 1 × 10 20 cm −3 . As a result, a low concentration impurity region 22d / n functioning as an LDD region is formed. Also, high concentration impurity regions 23d / n functioning as source / drain regions are formed. Thereafter, the resist 31g is removed.

次に、図10(h)に示すように、TFT10d/nと、TFT10d/pのLDD領域となる領域の半導体層20d/pとをレジスト31hによりマスクした状態で、半導体層20d/pにボロン(B)等の不純物をイオン注入法により40kV、5×1015〜1×1016cm−2の条件でドーピング(第二のソース・ドレイン用高濃度ドーピング)する。また、このときの半導体層20d/pのソース・ドレイン領域23d/pとなる領域における不純物元素の濃度は、1×1019〜1×1020cm−3程度とする。これにより、LDD領域として機能する低濃度不純物領域22d/pが形成される。また、ソース・ドレイン領域として機能する高濃度不純物領域23d/pが形成される。その後、レジスト31hを除去する。Next, as shown in FIG. 10 (h), in the state where the TFT 10d / n and the semiconductor layer 20d / p in the region to be the LDD region of the TFT 10d / p are masked with a resist 31h, boron is applied to the semiconductor layer 20d / p. Impurities such as (B) are doped by ion implantation under the conditions of 40 kV and 5 × 10 15 to 1 × 10 16 cm −2 (second high concentration doping for source / drain). At this time, the concentration of the impurity element in the region to be the source / drain region 23d / p of the semiconductor layer 20d / p is set to about 1 × 10 19 to 1 × 10 20 cm −3 . Thereby, the low concentration impurity region 22d / p functioning as the LDD region is formed. Also, a high concentration impurity region 23d / p that functions as a source / drain region is formed. Thereafter, the resist 31h is removed.

なお、ここでは、TFT10d/nのソース・ドレイン領域23d/nの形成を先に行ったが、TFT10d/pのソース・ドレイン領域23d/pの形成を先に行ってもよい。 Here, the source / drain region 23d / n of the TFT 10d / n is formed first, but the source / drain region 23d / p of the TFT 10d / p may be formed first.

また、ここでは、各ソース・ドレイン領域23d/p、23d/nはそれぞれ、単極性の不純物しかドーピングされていないが、半導体層20d/p、20d/nとしてCGシリコン膜を形成した場合には、Ni等の触媒金属をゲッタリングするために、半導体層20d/p、20d/nの端部又は半導体層20d/p、20d/nのコンタクト部24d/p、24d/n以外のTFT特性に影響を及ぼさない領域に逆極性の不純物をドーピングしてもよい。 Here, the source / drain regions 23d / p and 23d / n are doped only with unipolar impurities, but when a CG silicon film is formed as the semiconductor layers 20d / p and 20d / n. In order to getter catalytic metals such as Ni, TFT characteristics other than the end portions of the semiconductor layers 20d / p and 20d / n or the contact portions 24d / p and 24d / n of the semiconductor layers 20d / p and 20d / n A region having no influence may be doped with an impurity having a reverse polarity.

次に、上述の方法と同様に、膜厚0.5〜1.5μm(好ましくは0.7〜1.0μm)の層間絶縁膜15を形成する。この後、上述の方法と同様に、各半導体層20d/p、20d/nの水素化及び活性化を行う。そして、フォトリソ工程により、図10(i)に示すように、各ソース・ドレイン領域23d/p、23d/nと、各ゲート電極14d/p、14d/nとに対応して層間絶縁膜15及び第二絶縁膜13にコンタクトホールを形成する。 Next, in the same manner as described above, an interlayer insulating film 15 having a film thickness of 0.5 to 1.5 μm (preferably 0.7 to 1.0 μm) is formed. Thereafter, in the same manner as described above, the semiconductor layers 20d / p and 20d / n are hydrogenated and activated. Then, by the photolithography process, as shown in FIG. 10I, the interlayer insulating film 15 and the source / drain regions 23d / p, 23d / n and the gate electrodes 14d / p, 14d / n Contact holes are formed in the second insulating film 13.

なお、各半導体層20d/p、20d/nの水素化及び活性化工程は、コンタクトホール形成後に行ってもよい。 Note that the hydrogenation and activation processes of the semiconductor layers 20d / p and 20d / n may be performed after the contact holes are formed.

最後に、上述の方法と同様に、膜厚400〜1000nm(好ましくは600〜800nm)の導電膜をスパッタ法により形成した後、フォトリソ工程により導電膜を所望の形状にパターニングすることによって、図10(j)に示すように、各配線16d/p、17d/p、16d/n、17d/nを形成する。これにより、TFT10d/p、10d/nを有する本実施形態の半導体装置を完成することができる。 Finally, similarly to the above-described method, a conductive film having a film thickness of 400 to 1000 nm (preferably 600 to 800 nm) is formed by a sputtering method, and then the conductive film is patterned into a desired shape by a photolithography process, whereby FIG. As shown in (j), wirings 16d / p, 17d / p, 16d / n, and 17d / n are formed. Thereby, the semiconductor device of this embodiment having TFTs 10d / p and 10d / n can be completed.

なお、各配線16d/p、17d/p、16d/n、17d/nの形成後に、必要に応じて、多層配線構造を形成したり、樹脂膜及び/又はシリコン窒化膜により保護膜を形成したりしてもよい。 In addition, after forming each wiring 16d / p, 17d / p, 16d / n, and 17d / n, if necessary, a multilayer wiring structure is formed, or a protective film is formed using a resin film and / or a silicon nitride film. Or you may.

以上説明したように、この製造方法よれば、性能及び信頼性に優れ、かつ導電型が異なる各TFT10d/p、10d/nを同一基板11上に有する半導体装置を製造することができる。 As described above, according to this manufacturing method, it is possible to manufacture a semiconductor device having the TFTs 10d / p and 10d / n having excellent performance and reliability and different conductivity types on the same substrate 11.

本願は、2007年5月21日に出願された日本国特許出願2007−134465号を基礎として、パリ条約ないし移行する国における法規に基づく優先権を主張するものである。該出願の内容は、その全体が本願中に参照として組み込まれている。 This application claims priority based on the Paris Convention or the laws and regulations in the country of transition based on Japanese Patent Application No. 2007-134465 filed on May 21, 2007. The contents of the application are hereby incorporated by reference in their entirety.

実施形態1の半導体装置の構成を示す模式図であり、(a)は、(c)中のX1−Y1線におけるシングルドレイン構造を有する低電圧トランジスタの断面模式図であり、(b)は、(d)中のX2−Y2線におけるシングルドレイン構造を有する高電圧トランジスタの断面模式図であり、(c)は、シングルドレイン構造を有する低電圧トランジスタの平面模式図であり、(d)は、シングルドレイン構造を有する高電圧トランジスタの平面模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the semiconductor device of Embodiment 1, (a) is a cross-sectional schematic diagram of the low voltage transistor which has the single drain structure in the X1-Y1 line | wire in (c), (b) is (D) is a schematic cross-sectional view of a high-voltage transistor having a single drain structure along line X2-Y2 in (d), (c) is a schematic plan view of a low-voltage transistor having a single drain structure, and (d) is It is a plane schematic diagram of a high voltage transistor having a single drain structure. 実施形態1の半導体装置の構成を示す模式図であり、(a)は、シングルドレイン構造を有する低電圧トランジスタの変形例を示す平面模式図であり、(b)は、シングルドレイン構造を有する高電圧トランジスタの変形例を示す平面模式図である。2A is a schematic diagram illustrating a configuration of a semiconductor device of Embodiment 1, FIG. 3A is a schematic plan view illustrating a modified example of a low-voltage transistor having a single drain structure, and FIG. It is a plane schematic diagram which shows the modification of a voltage transistor. 実施形態1の半導体装置の変形例の構成を示す断面模式図であり、(a)は、GOLD構造を有する高電圧トランジスタを示し、(b)は、LDD構造を有する高電圧トランジスタを示し、(c)は、LDD構造を有する低電圧トランジスタを示す。4A and 4B are schematic cross-sectional views illustrating a configuration of a modified example of the semiconductor device of Embodiment 1, wherein FIG. 5A illustrates a high-voltage transistor having a GOLD structure, FIG. 5B illustrates a high-voltage transistor having an LDD structure, c) shows a low voltage transistor having an LDD structure. 製造工程中における実施形態1の半導体装置の変形例の構成を示す断面模式図であり、(a)は、LDD構造を有する低電圧トランジスタを示し、(b)は、LDD構造を有する高電圧トランジスタを示す。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a modification of the semiconductor device of Embodiment 1 during a manufacturing process, where (a) shows a low-voltage transistor having an LDD structure, and (b) is a high-voltage transistor having an LDD structure. Indicates. LDD構造を有するTFTにおけるLDD領域の抵抗と、オン電流(電流駆動力)及びホットキャリア劣化率(オン電流劣化率)との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between resistance of the LDD area | region in TFT which has an LDD structure, an on-current (current drive capability), and a hot carrier deterioration rate (on-current deterioration rate). (a)〜(d)は、製造工程中における実施形態1の半導体装置の構成を示す断面模式図である。(A)-(d) is a cross-sectional schematic diagram which shows the structure of the semiconductor device of Embodiment 1 in a manufacturing process. (e)〜(h)は、製造工程中における実施形態1の半導体装置の構成を示す断面模式図である。(E)-(h) is a cross-sectional schematic diagram which shows the structure of the semiconductor device of Embodiment 1 in a manufacturing process. 実施形態1の半導体装置の変形例の構成を示す断面模式図であり、GOLD構造を有する低電圧トランジスタを示す。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a modification of the semiconductor device of Embodiment 1, and shows a low voltage transistor having a GOLD structure. (a)〜(e)は、製造工程中における実施形態1の半導体装置の変形例の構成を示す断面模式図である。(A)-(e) is a cross-sectional schematic diagram which shows the structure of the modification of the semiconductor device of Embodiment 1 in a manufacturing process. (f)〜(j)は、製造工程中における実施形態1の半導体装置の変形例の構成を示す断面模式図である。(F)-(j) is a cross-sectional schematic diagram which shows the structure of the modification of the semiconductor device of Embodiment 1 in a manufacturing process. 特許文献1に係る従来の半導体装置の構成を示す断面模式図であり、(a)は、低電圧トランジスタを示し、(b)は、高電圧トランジスタを示す。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the structure of the conventional semiconductor device which concerns on patent document 1, (a) shows a low voltage transistor, (b) shows a high voltage transistor. 特許文献1に係る従来の半導体装置における低電圧トランジスタの構成を示す断面模式図であり、第一絶縁膜の配置場所がずれた場合を示す。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the structure of the low voltage transistor in the conventional semiconductor device which concerns on patent document 1, and shows the case where the arrangement place of a 1st insulating film has shifted | deviated.

符号の説明Explanation of symbols

10a〜10f、10d/p、10d/n、110a、110b:薄膜トランジスタ(TFT)
11、111:基板
12、112:第一絶縁膜
13、113:第二絶縁膜
14a〜14f、14d/p、14d/n、114a、114b:ゲート電極
15、115:層間絶縁膜
16a〜16f、17a〜17、16d/p、16d/n、17d/p、17d/n、116a、116b、117a、117b:配線
20a〜20f、20d/p、20d/n、120a、120b:半導体層
21a〜21f、21d/p、21d/n、121a、121b:チャネル領域
22c〜22f、22d/p、22d/n:低濃度不純物領域
23a〜23f、23d/p、23d/n、123a、123b:ソース・ドレイン領域(高濃度不純物領域)
24a〜24f:コンタクト部
25a、25b:最適不純物濃度領域
26b:低ドーズ領域
31a〜31h:レジスト
10a to 10f, 10d / p, 10d / n, 110a, 110b: thin film transistor (TFT)
11, 111: substrate 12, 112: first insulating film 13, 113: second insulating films 14a to 14f, 14d / p, 14d / n, 114a, 114b: gate electrode 15, 115: interlayer insulating films 16a to 16f, 17a-17, 16d / p, 16d / n, 17d / p, 17d / n, 116a, 116b, 117a, 117b: wirings 20a-20f, 20d / p, 20d / n, 120a, 120b: semiconductor layers 21a-21f , 21d / p, 21d / n, 121a, 121b: channel regions 22c-22f, 22d / p, 22d / n: low-concentration impurity regions 23a-23f, 23d / p, 23d / n, 123a, 123b: source / drain Region (High concentration impurity region)
24a to 24f: contact portions 25a and 25b: optimum impurity concentration region 26b: low dose regions 31a to 31h: resist

Claims (6)

基板の一方の主面側に、半導体層、絶縁膜及び配線が基板側からこの順に積層された構造を有する半導体装置の製造方法であって、
該半導体層は、第一半導体層及び第二半導体層を有し、
該第一半導体層は、第一チャネル領域と、配線に接触する第一コンタクト部を含む第一ソース・ドレイン領域と、第一ソース・ドレイン領域よりも不純物の濃度が低い第一低濃度不純物領域とを有し、
該第二半導体層は、第二チャネル領域と、配線に接触する第二コンタクト部を含む第二ソース・ドレイン領域と、第二ソース・ドレイン領域よりも不純物の濃度が低い第二低濃度不純物領域とを有し、
該絶縁膜は、基板側からこの順に積層された第一絶縁膜及び第二絶縁膜を有し、
該半導体装置は、少なくとも第一チャネル領域に対向して第二絶縁膜上に形成された第一ゲート電極と、少なくとも第二チャネル領域に対向して第二絶縁膜上に形成された第二ゲート電極とを更に備え、
該製造方法は、第一及び第二半導体層を覆うように第一絶縁膜を形成することと、
該第一絶縁膜をパターニングすることと、
該第一絶縁膜をパターニングした後に、第一及び第二半導体層を覆うように第二絶縁膜を形成することと、
該第二絶縁膜を形成した後に第一及び第二ゲート電極を形成することと、
該第一絶縁膜を形成した後に不純物をドーピングして、第一及び第二低濃度不純物領域を形成することと、
該ゲート電極を形成した後に不純物をドーピングして、第一及び第二ソース・ドレイン領域としてそれぞれ機能する第一及び第二高濃度不純物領域を形成することと、
該第一及び第二高濃度不純物領域を形成した後に、第二絶縁膜にコンタクトホールを形成することとを含み、
該第一絶縁膜は、第二チャネル領域と、第二低濃度不純物領域と、第一半導体層の端部の第一ゲート電極に対向する領域と、第二半導体層の端部の第二ゲート電極に対向する領域とを含み、かつ第一チャネル領域第一低濃度不純物領域と、第一コンタクト部と、第一チャネル領域及び第一コンタクト部の間の領域と、第二コンタクト部を除く領域上にパターニングされ、
該第一絶縁膜の端部のうち第二低濃度不純物領域に隣接した部分は、第二低濃度不純物領域の端部の外側に位置することを特徴とする半導体装置の製造方法。
A method of manufacturing a semiconductor device having a structure in which a semiconductor layer, an insulating film, and a wiring are stacked in this order from the substrate side on one main surface side of the substrate,
The semiconductor layer has a first semiconductor layer and a second semiconductor layer,
The first semiconductor layer includes a first channel region, a first source / drain region including a first contact portion in contact with the wiring, and a first low-concentration impurity region having a lower impurity concentration than the first source / drain region. And
The second semiconductor layer includes a second channel region, a second source / drain region including a second contact portion in contact with the wiring, and a second low-concentration impurity region having a lower impurity concentration than the second source / drain region. And
The insulating film has a first insulating film and a second insulating film laminated in this order from the substrate side,
The semiconductor device includes a first gate electrode formed on the second insulating film facing at least the first channel region, and a second gate formed on the second insulating film facing at least the second channel region. An electrode,
The manufacturing method includes forming a first insulating film so as to cover the first and second semiconductor layers;
Patterning the first insulating film;
After patterning the first insulating film, forming a second insulating film so as to cover the first and second semiconductor layers;
Forming the first and second gate electrodes after forming the second insulating film;
Doping the impurities after forming the first insulating film to form first and second low-concentration impurity regions;
Doping the impurities after forming the gate electrode to form first and second high-concentration impurity regions that function as first and second source / drain regions, respectively;
Forming a contact hole in the second insulating film after forming the first and second high-concentration impurity regions,
The first insulating film includes a second channel region , a second low-concentration impurity region, a region facing the first gate electrode at the end of the first semiconductor layer, and a second gate at the end of the second semiconductor layer. A first channel region , a first low-concentration impurity region, a first contact portion, a region between the first channel region and the first contact portion, and a second contact portion . Is patterned on the area excluding
A portion of the end portion of the first insulating film adjacent to the second low-concentration impurity region is located outside the end portion of the second low-concentration impurity region .
前記第一及び第二低濃度不純物領域は、第一及び第二ゲート電極を形成した後に、第一及び第二ゲート電極をマスクとして自己整合的に不純物のドーピングを行うことによって形成され、The first and second low-concentration impurity regions are formed by doping impurities in a self-aligned manner using the first and second gate electrodes as a mask after forming the first and second gate electrodes,
前記第一低濃度不純物領域は、第二絶縁膜越しにドーピングされ、The first low-concentration impurity region is doped through the second insulating film;
前記第二低濃度不純物領域は、第一及び第二絶縁膜越しにドーピングされることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the second low-concentration impurity region is doped through the first and second insulating films.
前記第一低濃度不純物領域は、前記第二低濃度不純物領域に比べて、より高濃度に不純物がドーピングされることを特徴とする請求項2記載の半導体装置の製造方法。3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the first low-concentration impurity region is doped with an impurity at a higher concentration than the second low-concentration impurity region. 前記半導体装置の製造方法は、レジストを形成することを更に含み、The semiconductor device manufacturing method further includes forming a resist,
前記第一及び第二低濃度不純物領域は、第一及び第二チャネル領域をレジストによりマスクした状態で、不純物のドーピングを行うことによって形成されることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first and second low-concentration impurity regions are formed by doping impurities in a state where the first and second channel regions are masked with a resist. Production method.
前記レジストは、第一絶縁膜のパターニング前に第一絶縁膜上に形成され、The resist is formed on the first insulating film before patterning the first insulating film,
前記第一及び第二低濃度不純物領域は、第一絶縁膜越しにドーピングされることを特徴とする請求項4記載の半導体装置の製造方法。5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein the first and second low-concentration impurity regions are doped through the first insulating film.
前記第一及び第二低濃度不純物領域形成用のドーピングは、第二絶縁膜の形成後に行われることを特徴とする請求項4記載の半導体装置の製造方法。5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein the doping for forming the first and second low-concentration impurity regions is performed after the formation of the second insulating film.
JP2009515098A 2007-05-21 2008-01-21 Semiconductor device and manufacturing method thereof Active JP5243414B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009515098A JP5243414B2 (en) 2007-05-21 2008-01-21 Semiconductor device and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007134465 2007-05-21
JP2007134465 2007-05-21
JP2009515098A JP5243414B2 (en) 2007-05-21 2008-01-21 Semiconductor device and manufacturing method thereof
PCT/JP2008/050723 WO2008142873A1 (en) 2007-05-21 2008-01-21 Semiconductor device and its manufacturing method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2008142873A1 JPWO2008142873A1 (en) 2010-08-05
JP5243414B2 true JP5243414B2 (en) 2013-07-24

Family

ID=40031592

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009515098A Active JP5243414B2 (en) 2007-05-21 2008-01-21 Semiconductor device and manufacturing method thereof

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20100117155A1 (en)
EP (1) EP2149909A1 (en)
JP (1) JP5243414B2 (en)
CN (1) CN101622715B (en)
WO (1) WO2008142873A1 (en)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7245018B1 (en) * 1999-06-22 2007-07-17 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Wiring material, semiconductor device provided with a wiring using the wiring material and method of manufacturing thereof
KR20130007065A (en) * 2011-06-28 2013-01-18 삼성디스플레이 주식회사 Thin film transistor, pixel and organic light emitting display device having the same
TWI419336B (en) * 2011-08-26 2013-12-11 Au Optronics Corp Semiconductor device and method of making the same
TW201413825A (en) * 2012-09-17 2014-04-01 Ying-Jia Xue Method of producing thin film transistor
JP6106024B2 (en) * 2013-05-21 2017-03-29 株式会社ジャパンディスプレイ Thin film transistor manufacturing method and thin film transistor
CN104091832B (en) * 2014-06-27 2018-07-17 京东方科技集团股份有限公司 Thin film transistor and its manufacturing method, array substrate and display device
CN105470197B (en) * 2016-01-28 2018-03-06 武汉华星光电技术有限公司 The preparation method of low temperature polycrystalline silicon array base palte
KR101930439B1 (en) 2017-12-18 2018-12-19 삼성디스플레이 주식회사 Pixel
CN112259553B (en) * 2020-09-30 2022-09-20 昆山国显光电有限公司 Array substrate, preparation method thereof and display panel
US11791389B2 (en) * 2021-01-08 2023-10-17 Wolfspeed, Inc. Radio frequency transistor amplifiers having widened and/or asymmetric source/drain regions for improved on-resistance performance
US20230261054A1 (en) * 2022-02-11 2023-08-17 Wolfspeed, Inc. Radio frequency transistor amplifiers having self-aligned double implanted source/drain regions for improved on-resistance performance and related methods

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06132303A (en) * 1991-11-29 1994-05-13 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Thin film transistor and manufacturing method thereof
JPH08250742A (en) * 1995-03-14 1996-09-27 Toshiba Corp Semiconductor device
JP2005183774A (en) * 2003-12-22 2005-07-07 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor device and its manufacturing method

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7195960B2 (en) * 1996-06-28 2007-03-27 Seiko Epson Corporation Thin film transistor, manufacturing method thereof, and circuit and liquid crystal display device using the thin film transistor
TW518650B (en) * 1999-04-15 2003-01-21 Semiconductor Energy Lab Electro-optical device and electronic equipment
JP4439766B2 (en) * 2001-08-02 2010-03-24 シャープ株式会社 Thin film transistor device and manufacturing method thereof
JP2003332578A (en) * 2002-05-09 2003-11-21 Sharp Corp Thin film transistor, its manufacturing method, and liquid crystal display device using it

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06132303A (en) * 1991-11-29 1994-05-13 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Thin film transistor and manufacturing method thereof
JPH08250742A (en) * 1995-03-14 1996-09-27 Toshiba Corp Semiconductor device
JP2005183774A (en) * 2003-12-22 2005-07-07 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor device and its manufacturing method

Also Published As

Publication number Publication date
US20100117155A1 (en) 2010-05-13
WO2008142873A1 (en) 2008-11-27
JPWO2008142873A1 (en) 2010-08-05
EP2149909A1 (en) 2010-02-03
CN101622715A (en) 2010-01-06
CN101622715B (en) 2012-06-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5243414B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
TWI489632B (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP3592535B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
KR100509662B1 (en) Active matrix display device, manufacturing method thereof and semiconductor device manufacturing method
US8440483B2 (en) Method of fabricating array substrate
US8598669B2 (en) Semiconductor device, and its manufacturing method
JP4567635B2 (en) Array substrate for liquid crystal display device and manufacturing method thereof
JP6503459B2 (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP4084080B2 (en) Method for manufacturing thin film transistor substrate
KR100831881B1 (en) Thin-film semiconductor device
KR20030087919A (en) Thin film transistor, method for manufacturing same, and liquid crystal display device using same
JPH0688972A (en) Liquid crystal display device
JP2004079735A (en) Method of manufacturing thin film transistor
JP4651773B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP2010129881A (en) Thin-film transistor and active matrix substrate
JP4326604B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
KR20030069852A (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2010034139A (en) Thin-film transistor and manufacturing method therefor
JP2007157986A (en) Device with transistor
JP4080168B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP2005072531A (en) Apparatus furnished with thin-film transistor, and method of manufacturing the same
JP4342191B2 (en) Device having thin film transistor and method for manufacturing the same
JP4397753B2 (en) Semiconductor device
JP4931411B2 (en) Semiconductor device
JP2004071590A (en) Device equipped with thin film transistor and its manufacturing method

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120724

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120914

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130312

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130404

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160412

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 5243414

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150